Condução térmica

RKA2G Vamos supor que eu tenho dois gases aqui, que eles estão em temperaturas diferentes e vão entrar em contato um com o outro. Este é o meu gás cor-de-rosa. Vou desenhar aqui as moléculas do meu gás cor-de-rosa. E este sistema aqui, seja como você queira chamar, está prestes a entrar em contato com este outro, que eu vou chamar de gás azul. Vou desenhar as moléculas do meu gás azul. E vamos assumir que, logo que eu começo o meu experimento, o gás cor-de-rosa tem uma temperatura mais alta que o gás azul. E o gás azul em temperatura mais baixa, portanto. Vamos, então, lembrar o que é a temperatura. Temos aqui temperatura mais alta, temperatura mais baixa e, pensando em um nível molecular, qual é mesmo a ideia de temperatura? A temperatura é proporcional à energia cinética média das moléculas daquilo cuja temperatura estamos medindo. Estas moléculas aqui estão vibrando, estão pulando em torno de si. Cada uma tem a sua energia cinética. E, se tomarmos a média da energia cinética de todas as moléculas, nós vamos poder indicar a temperatura do sistema (do gás, nesse caso). Eu vou, então, indicar aqui o movimento dessas moléculas. Vamos supor que esta molécula está com uma velocidade nesta direção, nesse sentido, esta outra, deste jeito, esta outra, desta forma e assim por diante. Então, cada uma vibra em uma direção e a magnitude da velocidade de cada uma pode também ser diferente, é claro. Elas têm todas velocidades diferentes. Elas estão pulando entre si, chocando-se, transferindo energia cinética, transferindo quantidade de movimento entre si, de uma partícula para outra. Mas, quando falamos de temperatura, falamos da energia cinética média de todas as partículas. Falando agora do gás azul, todas estas partículas vão ter também, é claro, a sua energia cinética. Mas, na média, vai ser menor do que a do gás cor-de-rosa, porque a temperatura, já indicamos, é menor. Vamos supor que esta molécula se mexe assim, esta outra, para esta direção, esta outra, diferente. Cada uma com uma velocidade, mas, na média, teremos energia cinética menor que no gás cor-de-rosa. Perceba que as setas, os vetores no gás cor-de-rosa, são maiores que os vetores no gás azul. Pode, inclusive, acontecer deste aqui ter uma energia cinética bem maior, veja. Mas, na média, a energia cinética nas moléculas do gás azul é menor que a média da energia cinética nas moléculas do gás cor-de-rosa. Bem, este é o nosso estado inicial. O que vai começar a acontecer, agora que os gases estão entrando em contato? Os nossos gases estavam colidindo entre si. As moléculas cor-de-rosa com as moléculas cor-de-rosa e as moléculas azuis com as moléculas azuis. Mas agora elas vão começar a colidir umas com as outras. E agora você pode imaginar o que vai acontecer se esta molécula cor-de-rosa colidir com esta molécula azul aqui. Vai ocorrer, claro, uma transferência de energia cinética. Vamos estudar um pouco o que está acontecendo entre estas duas moléculas aqui. Nós estamos nesse estado inicial, ou seja, o gás ainda não começou a se misturar. E, quando eles começam a se misturar, esta molécula cor-de-rosa vai se chocar com esta molécula azul. E, logo após a colisão... Vamos supor que a molécula cor-de-rosa vinha nessa direção, nesse sentido e, logo após a colisão, vamos supor que ela vai para a outra direção, naquele sentido e a molécula azul, que vinha nessa direção, vai mudar, também, de direção, por exemplo, indo para cá com maior velocidade. Veja o vetor aqui maior. E você pode perceber: houve transferência de energia. Na colisão, houve transferência de energia desta molécula para esta outra molécula aqui. E isso vai acontecer por todo o sistema. As moléculas mais rápidas, com maior velocidade (portanto, com maior energia cinética) vão transferir energia para as moléculas que se movem mais vagarosamente. Haverá, portanto, transferência de energia do sistema com maior temperatura para o sistema com menor temperatura. E, especificamente nessa situação, a transferência de energia pode ser entendida como transferência de energia térmica. Estamos falando sobre temperatura aqui, então as coisas são relacionadas a temperatura. Portanto, estamos falando de transferência de energia térmica. Então, se você tem maior energia cinética no gás cor-de-rosa e menor aqui no gás azul, haverá transferência de energia do gás cor-de-rosa para o gás azul. Ou seja, de onde temos maior temperatura para onde temos menor temperatura. E essa energia que está sendo transferida, nós chamamos de um nome que, com certeza, você já ouviu falar bastante, que é "calor". E, efetivamente, este gás mais quente, cor-de-rosa, está aquecendo o gás mais frio, que é o gás azul. E a maneira como a energia térmica está sendo transferida do gás mais quente para o gás mas frio, em que há nas colisões transferência de energia cinética e de quantidade de movimento este tipo de transferência de calor é chamado de condução. Condução térmica. Certamente você já viveu situações experimentando a transferência de calor, por exemplo: se você pega, digamos, um pote e vamos dizer que, inicialmente, esse pote está frio e, portanto, as moléculas desse pote têm uma energia cinética baixa (ou mais baixa relativamente a algo) e você coloca esse pote, esse recipiente, sobre o fogo. Aqui está o fogo, deixe-me desenhá-lo. E é claro, o fogo vai começar aquecendo as moléculas da parte de baixo do pote. E estamos iniciando a transferência de calor por condução, a transferência de energia térmica por condução. O fogo está superaquecendo as moléculas do ar que estão próximas ao pote, que vão se chocar com as moléculas do pote que estavam inicialmente com uma energia cinética mais baixa, que passarão a se agitar mais e, portanto, ganhando temperatura. E, claro, logo que você pôs o pote no fogo, a parte de cima do pote continua fria, mas a parte de baixo está bastante quente. Mas, conforme você deixa o pote sobre o fogo, essas moléculas da parte de baixo do pote, vibrando, vão se chocar com as de cima, que vão vibrar mais intensamente, e assim vão sendo transferidas quantidades de energia cinética para as moléculas mais acima e mais acima, que vão se agitando e, portanto, ganhando temperatura, ficando mais quentes. Isso graças à condução térmica, em que as moléculas da parte de baixo do pote ficaram quentes primeiramente, mas elas foram agitando as vizinhas e as vizinhas e, assim, sucessivamente, até que todo o pote passasse a estar quente, com as moléculas mais agitadas. E isso nada mais é que a transferência de calor por condução de uma área com maior temperatura para outra com menor temperatura. Até o próximo vídeo!