Número 5

Departamento de Física e Química – Curso de Física
Laboratório de Calor e Termodinâmica
PRÁTICA NO 5 – Irradiação
Unidade 2: Calor
1 - Introdução:
Qualquer corpo ou fluido parece quente ou frio dependendo do valor médio da energia cinética de suas das
moléculas ou átomos. Quando dois corpos com temperaturas diferentes pertencem a um único sistema
termodinâmico, este sistema tende a chegar ao equilíbrio e finalmente, todos os seus componentes têm a mesma
temperatura. A mudança da temperatura acontece devido ao fluxo de calor entre os corpos. Existem três modos
diferentes do calor se propagar:
1) Condução: Ocorre através do contato direto entre os corpos. Só pode ocorrer através de um meio material, mas
sem que haja movimento do próprio meio tanto em fluidos como em sólidos, sob efeito de diferenças de
temperatura. Assim, quando colocamos sobre uma chama uma panela com água, o calor se transmite da chama à
água através da parede metálica da panela, por condução.
2) Convecção: Ocorre tipicamente num fluido e se caracteriza pelo fato de que o calor é transferido pelo
movimento do próprio fluido, que constitui uma corrente de convecção. Um fluido aquecido localmente em geral
diminui de densidade e por conseguinte tende a subir sob o efeito gravitacional, sendo substituído por fluido mais
frio, o que gera naturalmente correntes de convecção, mas elas também podem ser produzidas artificialmente, com
o auxílio de bombas ou ventiladores. Os ventos, as correntes marinhas, a circulação de água quente num sistema
de aquecimento central são exemplos de correntes de convecção.
3) Radiação: A radiação transfere calor de um ponto a outro através de radiação eletromagnética, que, como a
luz visível, propaga-se mesmo através do vácuo. A radiação térmica é emitida por um corpo aquecido e ao ser
absorvida por outro corpo, pode aquecê-lo, convertendo-se em calor. A radiação solar, seja sob a forma de luz
visível, seja de radiação infravermelha ou de outras regiões do espectro, é uma forma de radiação térmica emitida
por uma fonte (o sol) a temperatura muito elevada. O aquecimento solar é uma forma de aproveitamento da
radiação solar para a produção de calor. A irradiação é responsável pela perda de energia em várias situações,
por exemplo: no caso de um corpo isolado em condições de vácuo, outros tipos de propagação de calor são
impossíveis.
Calor de absorção e Calor de reflexão
Sejam dois corpos A e B a temperaturas respectivamente T1 e T2., sendo T1 maior que T2. Nestas condições
haverá uma transmissão de calor por radiação ou irradiação do corpo A para o corpo B. Seja Q o calor irradiado
que é a soma do calor Qa (absorvido por B) com o calor Qr (refletido por B).
Q  Qa  Qr
Dividindo a equação por Q, temos:
1
sendo:
Qa Qr

Q Q
Qa
Q
 pa (poder de absorção do corpo) e r  pr (poder de reflexão do corpo)
Q
Q
pa  pr  1
O corpo negro é aquele que absorve toda a energia térmica que sobre ele incide. Neste caso tem-se:
pa  1, pr  0
Para o alumínio polido tem-se pa = 0,09.
2- Procedimento Experimental
O objetivo desta prática é estudar a transferência por radiação térmica a absorção e a reflexão do calor em
superfícies polidas e superfícies negras.
Materiais:
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Aquecedor (Lâmpada de 150W)
Um termômetro
Um recipiente de alumínio
Um recipiente negro
Um cronômetro
Balança
Multímetro
1. Ligue a lâmpada e com o multímetro meça a tensão elétrica e a corrente no circuito.
2. Coloque em cada recipiente a mesma massa de água.
3. Monte os dois recipientes eqüidistantes da resistência. A partir do tempo zero, anote na tabela as
temperaturas de aquecimento cada recipiente de dois em dois minutos.
4. Desligue a lâmpada e a partir do tempo zero, anote na tabela as temperaturas de resfriamento de cada
recipiente de dois em dois minutos.
5. Com os valores da Tensão (V) medida em Volts e da Corrente (I) medida em Ampere calcule a potência
irradiada pela lâmpada.
P  VI
6. Compare o valor calculado com o especificado pelo fabricante, a partir do valor da potência determine a
quantidade de energia térmica irradiada.
7. Construa um gráfico da variação da temperatura com o tempo para o aquecimento e para o resfriamento.
8. A partir do gráfico do aquecimento, estude o poder de absorção e o poder de reflexão das superfícies
observadas.
Referências Bibliográficas:
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K.S. Física. Rio de Janeiro: LTC, 1996, v.2.
HEWITT, P.G. Física conceitual. Reading: Addison-Wesley, 1998.
SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W. Física. Brasília: Universidade de Brasília, 1973, v.2.