Qual a relação entre o funcionamento de uma garrafa térmica e os processos de transmissão de calor"?

Question

Galera, super fácil essa, mas não pra mim, por favor, dêem uma ajudinha ae... q q custa??

Vamo lá, é pra escola, pense: se fosse você, vc tb n ia qre ser respondido o mais rápido possível??

:P flws!

Answer 1

A garrafa térmica é como se fosse um calorímetro, algo que deveria ser o mais isolado possível do ambiente externo. As três formas possíveis de transferência de calor são: condução, convecção e radiação. Para evitar as duas primeiras, é necessário fazer vácuo em algum lugar externo ao calorímetro (pois os dois primeiros processos precisam de matéria para "funcionar"). Assim, a garrafa térmica é uma garrafa de vidro (em alguns casos, de aço inox) com parede dupla e no meio dessas duas paredes é feito vácuo. Isso reduz enormemente a transferência de calor por condução e por convecção. Resta a condução do próprio material (vidro ou aço inox, que não é tão importante mas é responsável pelo esfriamento do café na garrafa térmica com o passar do tempo), que é levemente diminuída no caso das garrafas de aço inox (péssimo condutor de calor). O outro processo (emissão de radiação) é minimizado ao se evaporar alumínio ou outro metal sobre as duas paredes de vidro. Boa parte dos metais são excelentes refletores para radiação infravermelha (calor), o melhor deles seria o ouro, mas é meio cara para aplicações caseiras. Então vai alumínio ou prata mesmo. No caso do inox, é melhor ainda porque o metal já está lá. Nem precisa ser muito polido pois é espesso e a radiação infravermelha será absorvida. Assim, cria-se um ambiente praticamente desconectado do mundo externo em termos de transferência de calor. E usamos para estocar líquidos quentes ou frios. Pra você ter uma idéia, até nitrogênio líquido (77 K, algo como -190 graus C!) pode ser colocado numa garrafa térmica usual de supermercado, sem problemas, e dura um tempão lá dentro.

Answer 2

Ela diminui a transmissão de calor por radiação, porque sua sua superfície interna é reflexiva, e diminui a transmissão de calor por condução utilizando materiais isolantes (entre o vidro reflexivo e a carcaça externa). A convexão é um fenômeno que não está presente na garrafa térmica, apenas à sua volta, no ambiente externo.

Answer 3

A garrafa térmica possui uma camada interna que é isolante térmica. Isso significa q a condutividade térmica da garrafa é baixa.
Demostrando matematicamente:

Vamos supor uma garrafa comum com água quente dentro. A equação da transferência de calor fica (simplificando):

dq/dt = k.A.dT/L

onde:

dq/dt = taxa de transmissão de calor
k: condutividade térmica do material
dT: diferença entre as temperaturas da parede interna e externa da garrafa
L: espessura da parede da garrafa

rearranjando a equação:

(dq/dt).(L/k.A) = dT

Fazendo analogia com correntes elétricas:

(dq/dt).(L/k.A) = dT

i.R = V

Veja que (L/k.A) é uma resistência.

Colocando uma camada de material isolante na parede da garrafa, temos a resistência do isolante em série com a da garrafa. Resistências em série se somam:

Rt = (L/k.A) + (Li/ki.A)

ki: condutividade térmica do material isolante
Li: espessura da camada de material isolante

A diferença de temperatura continua a mesma:

(dq'/dt).[(L/k.A) + (Li/ki.A)] = dT

(dq'/dt) = {A/[(L/k) + (Li/ki)]}.dT

como A/[(L/k) + (Li/ki)] < k.A/L, então dq'/dt < dq/dt.

Experimente fazer isso no excel.