Você já esteve em uma praia em um dia ensolarado? Em dias ensolarados, sempre há vento soprando do mar para a terra na praia. Por que sempre há vento na praia e por que ocorre uma brisa marítima (vento soprando do mar para a terra) durante o dia, enquanto ocorre uma brisa terrestre (vento soprando da terra para o mar) à noite? Por que as nuvens descem pelas encostas das montanhas durante a estação chuvosa? Por que o vento parece frio? As respostas a essas perguntas estão relacionadas ao calor específico da terra e do mar, à dilatação térmica, à densidade e à transferência de calor por convecção . Ao compreender bem esse tópico, você poderá responder às perguntas acima e a outras que possam surgir posteriormente.
A transferência de calor por condução geralmente ocorre em sólidos ou de sólidos para líquidos (líquidos para sólidos) ou de sólidos para gases (gases para sólidos). Já a transferência de calor por convecção geralmente ocorre em líquidos (como a água) e gases (como o ar).
A transferência de calor por convecção é a transferência de calor acompanhada pelo movimento da matéria. Para melhor compreender a transferência de calor por convecção, considere um caso como o da água sendo aquecida pelo fogo. Quando a água em um recipiente é aquecida pelo fogo, o calor se move do fogo (alta temperatura) para o recipiente (baixa temperatura) por condução e radiação. O calor então se move do recipiente (temperatura mais alta) para a água próxima ao recipiente (temperatura mais baixa) por condução. O calor adicional faz com que a temperatura da água próxima ao recipiente aumente. O aumento da temperatura faz com que a água se expanda, aumentando seu volume. À medida que o volume aumenta, sua densidade diminui. A água próxima ao fundo do recipiente tem uma temperatura mais alta do que a água acima dele. Em outras palavras, a água próxima ao fundo do recipiente tem um volume maior e uma densidade menor, enquanto a água acima dele tem um volume menor e uma densidade maior. A diferença de densidade faz com que a água na superfície do recipiente, que tem uma densidade maior, se mova para baixo e a água próxima ao fundo do recipiente, que tem uma densidade menor, se mova para cima. Esse processo ocorre continuamente até que toda a água dentro do recipiente atinja a mesma temperatura (se a pressão atmosférica for de 1 atmosfera, a água no recipiente evaporará, ou seja, ferverá a uma temperatura de 100 ° C).
A ocorrência de brisas terrestres e marítimas também envolve transferência de calor por condução e convecção. O calor específico da terra (o calor específico de um sólido) é menor que o da água do mar; portanto, a terra aquece mais rapidamente quando exposta à luz solar e também esfria mais rapidamente à noite. A terra aquece mais rapidamente, aquecendo o ar acima dela (a transferência de calor da terra para o ar ocorre por condução). A temperatura do ar que recebe o calor adicional aumenta e o ar se expande. Como resultado, a densidade do ar diminui. Por outro lado, a temperatura da água do mar é mais fria, então o ar acima da superfície do mar também é mais frio, em comparação com o ar acima da superfície da terra. O ar ao nível do mar é mais frio, portanto sua densidade é maior. Essa diferença na densidade do ar faz com que o ar ao nível do mar se mova em direção à terra, empurrando o ar acima dele para cima. Quanto mais longe da superfície da Terra, menos ar é produzido devido à diminuição da força gravitacional da Terra. Como a quantidade de ar diminui, a pressão atmosférica também diminui. O ar quente acima da terra, ao se deslocar para cima, esfria porque, quanto mais distante da superfície terrestre, menor a pressão atmosférica. O ar frio, então, move-se para baixo novamente, não em direção à superfície terrestre, mas sim em direção à superfície do oceano, que tem uma temperatura mais baixa. Esse processo ocorre continuamente, criando um fluxo de ar do mar para a terra. Em resumo, o ar próximo à superfície do mar move-se em direção à terra, o ar próximo à superfície terrestre move-se para cima e o ar acima dela move-se em direção à superfície do mar.
Por que a fumaça sempre sobe?
A fumaça sobe porque sua temperatura é mais alta que a do ar ao redor. Como a temperatura da fumaça é mais alta, seu volume aumenta e sua densidade diminui. A menor densidade da fumaça resulta em uma pressão menor em comparação com a pressão do ar ao redor. O ar ao redor empurra a fumaça para cima.
Por que as nuvens se movem para baixo durante a estação chuvosa? Durante a estação chuvosa, as nuvens contêm muito vapor de água, aumentando sua densidade. Nuvens com alto teor de vapor de água e alta densidade se movem para baixo, em direção a locais onde o ar ao redor possui a mesma densidade que a nuvem.
