Original Article: Comparing Heat Transfer by Convection and Conduction

Author: Dale Durran and Yaga Beres

Comparando transferência de calor por convecção e condução

Dale Durran e Yaga Beres

Objetivo:

Para comparar dois métodos de transferência de calor na atmosfera: convecção e condução
 
 

Equipamento:

Dois taças cilíndricas altas, água, colorantes alimentares, 2 recipientes de salsa, um pequeno trecho de metal.
 
 

Preparação antecipada:

A corrente de metal é colocada em um recipiente de salsa. Posteriormente, ambos os recipientes de salsa são preenchidos com quantidades iguais de água tingida por coloração alimentar e colocadas no congelador até congelar a água.
 
 

Procedimento:

1) Duas taças altas, A e B, são preenchidas com água quente (3/4 somente).

2) Os pedaços de gelo são retirados dos recipientes de salsa e cuidadosamente colocados nos copos altos: o gelo com corrente no copo A; O gelo sem corrente no Beaker B.
 
 

O que acontece?

	Beaker A	Beaker B
Imediatamente: O gelo sem corrente flutua perto da superfície de Beaker B O gelo com corrente afunda no fundo do Beaker A
Após alguns minutos: No copo A, a água fria e colorida permanece perto do fundo do copo e a água limpa e quente fica perto do topo No copo B, a água tingida derretida do gelo rapidamente começa a afundar e a água mais quente do fundo do copo aumenta para substituí-la
Depois de 30 minutos: O gelo ainda não está fundido na parte inferior do copo A. Logo acima da superfície do gelo, há uma pequena camada de água colorida. Acima desse nível, a água é clara e muito mais quente do que o gelo (a uma temperatura bastante próxima da temperatura inicial) No copo B, todo o gelo derreteu e toda a água no copo é de temperatura e cor uniformes

 

Explicação:

A água quente é mais dinâmica do que a água fria. Uma vez que a água quente está abaixo do gelo e da água fria no copo B, a água morna sobe, enquanto a água fria afunda.   Esta é a convecção em ação!

No Beaker A, por outro lado, a água flutuante morna sobrepõe o gelo frio. Este é um arranjo muito estável, e a convecção não ocorre.   A transferência de calor só ocorre através da condução neste caso.
 

Conclusão:

Em fluidos, como água e ar, a convecção é um método muito mais eficiente de transferência de calor do que a condução. & Nbsp; Essa diferença de eficiência produziu a diferença dramática no tempo necessário para derreter o gelo. Embora a condução tenha funcionado em ambos os casos, transferiu muito menos calor do que a convecção.

 

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