FÍSICA
2ª SÉRIE
CONDUTIVIDADE TÉRMICA: APLICAÇÕES DOS ISOLANTES E DOS CONDUTORES TÉRMICOS
AULA 51
OBJETIVOS
Importante: você está preparado para a Prova Paraná? O conteúdo desta aula aborda os descritores que serão avaliados!!! Fique ligado!
Vamos pensar?
Você já percebeu que, durante um dia frio, a comida quente armazenada em uma panela de metal logo se esfria e a mesma quantidade de alimento em uma caixa de isopor permanece quente por mais tempo?
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/03/Hahn_28cm_Non_Stick_Buffet_Saute_Pan.jpg/800px-Hahn_28cm_Non_Stick_Buffet_Saute_Pan.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/54/Natto_boxed.jpg/640px-Natto_boxed.jpg
TIPOS DE CONDUTORES
De modo geral os metais são bons condutores de calor.
https://www.galvaminas.com.br/blog/metal-5-tipos-presentes-em-objetos-de-uso-cotidiano/
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2a/FIRE_01.JPG/640px-FIRE_01.JPG
Uma panela recebe o calor da chama, que é facilmente repassado para os alimentos.
A composição de ligas metálicas contribui grandemente para essa função de excelente condutor.
O QUE SÃO CORPOS CONDUTORES?
São materiais que possuem elétrons livres para se movimentar.
Todo bom condutor de calor também é um bom condutor de eletricidade e vice-versa.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2a/FIRE_01.JPG/640px-FIRE_01.JPG
Observe que na animação ao lado temos um metal, em que seus elétrons se movimentam com extrema facilidade.
http://www.dynamicscience.com.au/tester/solutions1/war/metallurgy/metalsconduct.gif
PROPRIEDADES DOS CONDUTORES
- Alta condutividade elétrica;
- Alta condutividade térmica;
- Alto ponto de fusão e ebulição;
- Baixo calor específico;
- Baixa capacidade térmica.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5e/Induction_heating.jpg/640px-Induction_heating.jpg
Todo bom condutor de calor também é um bom condutor de eletricidade e vice-versa.
Tanto a panela quanto a fiação elétrica são feitos de metais.
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=28580
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/ESC_wires.JPG/640px-ESC_wires.JPG
Será que uma luva que protege o eletricista das altas tensões também seria útil para segurar o cabo metálico de uma panela quente sem se queimar?
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d6/US_Navy_100308-N-4997L-001_Electrician%27s_Mate_2nd_Class_Corey_Hartley_checks_voltage_with_a_multi-meter_aboard_the_aircraft_carrier_USS_Abraham_Lincoln_%28CVN_72%29.jpg/640px-thumbnail.jpg
https://cdn.pixabay.com/photo/2017/04/04/17/14/cast-2202193__340.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f5/Lanz_Bulldog_gets_started.JPG/640px-Lanz_Bulldog_gets_started.JPG
ATIVIDADE
Leia atentamente o texto a seguir sobre Condução Térmica, em https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conducao-termica.htm. A seguir, responda a seguinte questão:
ATIVIDADE
Quando estamos fazendo comida, ao mexer na panela com uma colher, é recomendável não escolher uma que seja feita de alumínio. Assinale a alternativa que justifica essa recomendação.
D68 - Compreender materiais condutores e isolantes térmicos e suas aplicações.
a) O alumínio é um material denso.
b) O alumínio é um isolante térmico.
c) O alumínio é um metal condutor de calor.
d) O alumínio é um material incandescente.
e) O alumínio tem um grande calor específico.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e8/Eraser-307519.svg/640px-Eraser-307519.svg.png
Isolantes são materiais que não possuem elétrons livres para se movimentar, portanto são péssimos para conduzir calor e eletricidade. Podemos destacar o plástico, a borracha, etc.
https://www.galvaminas.com.br/blog/isolante-5-tipos-presentes-em-objetos-de-uso-cotidiano/
https://br.123rf.com/photo_48545362_poliestireno-estrutura-qu%C3%ADmica-do-pol%C3%ADmero-e-modelo-da-mol%C3%A9cula-2d-e-3d-vetorial-isolado-no-fundo-br.html
O QUE É ISSO?
Aqui temos um exemplo de ligação química do POLIESTIRENO, um derivado de petróleo. Repare que a ligação é organizada de modo que praticamente não sobram elétrons com liberdade de movimento, logo aqui temos um isolante.
https://intl.siyavula.com/read/science/grade-10/chemical-bonding/06-chemical-bonding-05
Em comparação com a figura anterior, aqui temos um exemplo de estrutura de ligação metálica do cobre. Sua geometria permite a existência de elétrons livres.
PROPRIEDADES DOS ISOLANTES
Por não terem elétrons livres, dentre as propriedades dos isolantes podemos destacar:
- Baixa condutividade elétrica;
- Baixa condutividade térmica;
- Alto ponto de fusão e ebulição;
- Alto calor específico;
- Alta capacidade térmica.
ATIVIDADE
Um estudante está estudando as propriedades dos materiais. Ele analisa um material e percebe que é um bom isolante. Esse estudante precisa fazer um resumo sobre as propriedades dos isolantes. Se você fosse esse aluno, o que você escreveria nesse resumo?
É importante ressaltar que os corpos isolantes são mal condutores de calor e corrente elétrica por apresentarem baixa condutividade; possuem alto calor específico, porque necessitam receber muita energia para alterarem sua temperatura e têm por característica elevados pontos de fusão e ebulição.
APLICAÇÕES ISOLANTES
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e1/Scott_Kelly_rests_in_chair_shortly_after_landing_in_Soyuz_TMA-01M_%28TIFF%29.tif/lossy-page1-491px-Scott_Kelly_rests_in_chair_shortly_after_landing_in_Soyuz_TMA-01M_%28TIFF%29.tif.jpg
Reter a energia térmica do corpo, impedindo que o calor da pessoa seja perdido para o ambiente.
https://p1.pxfuel.com/preview/911/822/454/cable-wire-electrician-energy-wires-connection.jpg
Proteger a parte condutora da fiação elétrica, de modo a evitar acidentes.
Cobertor não esquenta, ele apenas isola o calor!
APLICAÇÕES ISOLANTES
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pug_snugged_in_a_blanket_(Unsplash).jpg
Quando você se cobre o cobertor está gelado, mas você percebe que aos poucos ele
https://pxhere.com/pt/photo/836321
A eletricidade precisa ser transmitida por um material condutor, que no fio é o cobre. O plástico em volta é um material isolante.
vai esquentando porque o corpo emite energia (ou perde calor) na faixa do infravermelho. O calor que sai do seu corpo bate no cobertor e volta para você.
SUGESTÃO DE ATIVIDADE
Vasculhe sua sala de aula ou escola, catalogue materiais isolantes e condutores. Depois catalogue aplicações desses materiais em outros setores como o comercial e industrial com as devidas adaptações, se possível. Se surgir alguma dúvida, peça ajuda ao seu Professor.
O QUE VIMOS HOJE?
Professor, caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse:
GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos : Ciências da Natureza : MOVIMENTOS E EQUILÍBRIO NA NATUREZA Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.
PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.
BONJORNO e vários autores. Física: Termologia . Óptica . Ondulatória 2º ano. Vol 2. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.
BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: Termologia. Óptica. Ondulatória, 2º ano. Vol 2. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.
MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 2. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.
FUKE, L.F. YAMAMOTO, K. Física Para o Ensino Médio 2 - Termologia, Óptica, Ondulatória. 4ª ed. São Paulo: Saraiva, 2016.
REFERÊNCIAS