Diferença entre condução, convecção e radiação (com tabela)

O fenômeno físico da troca de energia térmica entre dois sistemas por meio da dissipação de energia é conhecido como transferência de calor. Os principais aspectos da troca de calor são a temperatura e o fluxo de calor. A temperatura determina a quantidade de entrada de energia térmica e o fluxo de calor significa transferência de energia térmica.

A energia cinética das partículas está diretamente relacionada à energia térmica em pequena escala. As partículas ficam mais agitadas à medida que a temperatura aumenta, resultando em movimentos lineares e vibrações. 

A energia é transferida de regiões de maior energia cinética para regiões de menor energia cinética. As diferenças de temperatura podem ser classificadas em condução, convecção e radiação. 

Condução vs Convecção vs Radiação

A principal diferença entre condução, convecção e radiação é que a transferência de calor ocorre por meio do contato direto na condução. Em contraste, na convecção, o movimento das moléculas está envolvido na transferência de calor. Por outro lado, a radiação é o processo de dissipação de calor por meio de ondas eletromagnéticas. 

A colisão molecular direta é como a condução transmite calor. A energia térmica será transferida de uma área com energia cinética elevada para uma área com energia cinética inadequada. Partículas com velocidade mais rápida entrarão em contato com moléculas com velocidade mais lenta. Como resultado, a energia cinética das partículas que se movem mais lentamente aumentará.

Quando um meio, como o ar ou o líquido, é exposto ao calor e se afasta da fonte, a energia térmica é transportada consigo. Convecção é o termo para esta forma de transmissão de calor. Uma superfície quente faz com que o fluido sobre ela se expanda, torne-se menos denso e eleve-se.

A dispersão das ondas eletromagnéticas produz radiação térmica. A energia é transportada do objeto gerador por essas ondas. A radiação pode ocorrer no vácuo ou através de qualquer substância clara. A radiação é uma consequência direta de átomos ou moléculas em movimento aleatório. 

Tabela de comparação entre condução, convecção e radiação

O que é Condução?

A condução é o processo que permite a transferência de calor entre materiais devido às diferenças de temperatura entre seções adjacentes do material. Ocorre quando a temperatura das partículas da matéria aumenta, causando vibrações intensas. 

As partículas entram em contato com átomos e moléculas, fazendo-os vibrar, transportando energia térmica para partes próximas do item.

Condução é o movimento de energia do objeto mais quente para o mais frio, uma vez que duas superfícies estão em contato direto. Além disso, os condutores são itens que permitem que o calor passe facilmente através deles.

O que é Convecção?

A convecção é um tipo de transferência de calor que ocorre apenas em fluidos e é causada pelo movimento genuíno dos materiais. O termo “fluido” refere-se a qualquer meio no qual moléculas como líquidos e gases podem mover-se livremente de um local para outro. Ocorre naturalmente ou talvez até intrusivamente.

A gravidade desempenha um papel vital na convecção natural quando um fluido é aquecido por baixo, fazendo com que o componente mais quente se expanda. 

O material mais quente aumenta rapidamente a flutuabilidade porque é menos pesado. Em comparação, o material mais frio tenta substituir isso afundando devido ao aumento da densidade; assim, a tendência se repete. Quando uma substância é aquecida por convecção, as moléculas se dispersam e se afastam.

O que é radiação?

A radiação é um processo de transferência de calor que não envolve o uso de um mediador. Envolve o movimento de energia em ondas que não requerem a passagem de moléculas. Para transferência de calor, os objetos não precisam estar em contato próximo um com o outro. 

A radiação faz com que você se sinta aquecido mesmo que não esteja tocando o objeto. Além disso, o pigmento, a orientação da superfície e outras qualidades da superfície impactam significativamente a radiação.

Este procedimento transmite a energia por meio de ondas eletromagnéticas, chamadas de energia radiante. Objetos quentes em ambientes mais frios emitem energia térmica. A energia radiante pode mover-se da sua origem para ambientes mais frios. 

A radiação solar, que recebemos do sol apesar de sua distância, é o exemplo mais notável de radiação.

Principais diferenças entre condução, convecção e radiação

1. A condução é o transporte físico de calor em sólidos, a convecção é o movimento de calor entre fluidos e a radiação é o processo de transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas.
2. A condução ocorre em sólidos, a convecção ocorre em líquidos e gases e a radiação ocorre em todos os estados da matéria, mesmo no vácuo.
3. A condução é mais lenta que a convecção, que é mais rápida que a radiação.
4. A condução e a convecção não seguem a regra da refração e da reflexão, ao passo que a radiação sim.
5. A diferença de temperatura causa transmissão de calor por condução, enquanto a convecção é causada por diferenças de densidade e temperaturas acima de 0 K causam radiação.
6. A condução acontece em sólidos como resultado de colisões moleculares. Em contraste, a convecção ocorre em fluidos devido ao fluxo de moléculas, e a radiação ocorre no espaço mesmo sem trocador de calor.

Conclusão 

Assim, calor é a transferência de energia de um sistema para outro causada por um diferencial de temperatura, que pode ocorrer pelos seguintes métodos: condução, convecção e radiação.

A termodinâmica é a ciência que estuda a transmissão de calor e as transformações que ocorrem devido a ela. O fluxo de calor de uma região mais quente para uma região mais fria é chamado de condução. Convecção é a transferência de calor que ocorre quando um fluido se move para cima e para baixo. Quando o calor flui através do espaço vazio, isso é chamado de radiação.

Esses tipos de transmissão de calor são frequentemente mal compreendidos, mas dependem de várias interações físicas para transmitir energia.