Convecção Térmica: Fundamentos, Exemplos e Aplicações Práticas

A convecção térmica é uma das formas de propagação do calor que ocorre nos fluidos (líquidos e gases) por meio do movimento das partículas do próprio fluido.

Ela recebe esse nome, pois a transmissão do calor acontece por meio das correntes de convecção circulares. Essas correntes se formam por conta da diferença na densidade dos fluidos, estando na presença de maior ou menor energia térmica. Note que a densidade muda quando a temperatura varia.

Ilustração das correntes de convecção

Na convecção térmica o fluido transporta energia térmica de uma região mais quente para outra mais fria.

Como ocorre a Convecção Térmica

Quando uma parte de um fluido é aquecida, suas partículas se agitam mais e se afastam umas das outras, tornando-se menos densas. Essa parte mais quente tende a subir, enquanto a parte mais fria e densa desce, criando correntes de convecção.

A convecção térmica ocorre segundo os seguintes passos:

1. Regiões mais quentes de um fluido tornam-se menos densas e sobem.
2. Regiões mais frias, sendo mais densas, descem para ocupar o espaço.
3. Esse ciclo contínuo forma correntes de convecção.

Fatores que Influenciam a Convecção

Os fatores que influenciam a convecção térmica são variados e determinam a eficiência desse processo. A diferença de temperatura é um dos fatores principais, pois maiores variações de temperatura entre as regiões de um fluido geram correntes de convecção mais intensas.

A natureza do fluido também desempenha um papel importante, já que fluidos com menor viscosidade facilitam o movimento das partículas, promovendo uma transferência de calor mais eficiente.

Por fim, a geometria do sistema influencia diretamente o padrão do fluxo, já que a forma do recipiente ou do espaço onde ocorre a convecção pode alterar o comportamento das correntes de calor.

Exemplos de Convecção Térmica

Confira abaixo 5 exemplos de convecção térmica que acorrem nos líquidos e gases.

No cozimento

Um exemplo de convecção térmica é quando aquecemos uma panela no fogão. Esse processo cria as correntes de convecção onde a água que está próxima do fogo torna-se menos densa e sobe, enquanto a que está fria torna-se mais densa e desce.

Na refrigeração de motores

Outro exemplo de convecção térmica nos líquidos acontece nos radiadores dos carros. Assim, a água quente do motor é menos densa, e por isso, tende a subir para o radiador, onde esfriará novamente.

No resfriamento

Da mesma maneira, a geladeira cria correntes de convecção, onde o ar quente sobe e o ar frio, desce. São essas correntes que mantém a temperatura interior baixa. Por isso, o congelador está localizado na parte superior.

No condicionamento do ar nos ambientes

Podemos citar também o ar condicionado e os aquecedores. O primeiro é instalado na parte de cima de um ambiente. Já os aquecedores ficam próximos ao chão. Se o ar condicionado tem o objetivo de esfriar o ambiente, ele deve ser instalado na parte de cima, pois o ar quente sobe, enquanto o frio desce. Por outro lado, o aquecedor tem a função de aquecer o ambiente e, portanto, o ar quente que ele lança, sobe, e o ar frio desce.

Na atmosfera

Além deles, o ar atmosférico pode ser um exemplo da transmissão de calor por convecção térmica. Nesse caso, as correntes de vento atuam como as correntes de convecção, de forma que o ar quente fica menos denso e sobe e, o ar frio, desce.

Leia também:

• Calor e Temperatura
• Calorimetria
• Condução Térmica
• Irradiação Térmica
• Propagação de Calor
• Calor Específico
• Calor Latente
• Calor Sensível

Exercícios sobre convecção térmica

Exercício 1

(UNIFENAS) A transmissão de calor por convecção só é possível:

a) no vácuo
b) nos sólidos
c) nos líquidos
d) nos gases
e) nos fluidos em geral.

Exercício 2

(UFES) Um ventilador de teto, fixado acima de uma lâmpada incandescente, apesar de desligado, gira lentamente algum tempo após a lâmpada estar acesa. Esse fenômeno é devido à:

a) convecção do ar aquecido
b) condução do calor
c) irradiação da luz e do calor
d) reflexão da luz
e) polarização da luz.

Exercício 3

(UNISA-SP) Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:

a) radiação e convecção
b) radiação e condução
c) convecção e radiação
d) condução e convecção
e) condução e radiação

Mais exercícios sobre temperatura e calor.