Qual dos seguintes exemplos ilustra melhor o conceito de transferência de calor por convecção?

(A) - 
 Colocar a mão em uma panela quente e sentir o calor se espalhando;
(B) - 
 Colocar uma barra de metal em água quente e observar a água fervendo ao redor dela;
(C) - 
 Colocar uma pedra no fogo e observar a pedra esquentando;
(D) - 
 Colocar um recipiente com água no fogo e observar a água esquentando;
(E) - 
 Colocar um pedaço de gelo em um copo com água e observar o gelo derretendo.

Explicação

O exemplo (D) descreve o processo de transferência de calor por convecção. A convecção ocorre quando o calor é transferido de uma região mais quente para uma região mais fria por meio de correntes de fluido (líquidos ou gases). No caso da água no fogo, o calor do fogo faz com que as moléculas de água mais próximas dele se movimentem mais rapidamente e subam, enquanto as moléculas de água mais frias descem. Esse movimento contínuo de moléculas transfere o calor do fogo para a água.

Análise das alternativas

  • (A): O exemplo (A) descreve o processo de transferência de calor por condução. A condução ocorre quando o calor é transferido de uma região mais quente para uma região mais fria por meio do contato direto entre dois sólidos.
  • (B): O exemplo (B) também descreve transferência de calor por condução. A barra de metal em contato com a água quente transfere calor para a água por meio do contato direto entre os dois materiais.
  • (C): O exemplo (C) descreve o processo de transferência de calor por radiação. A radiação ocorre quando o calor é transferido de um objeto para outro por meio de ondas eletromagnéticas. No caso da pedra no fogo, o calor do fogo é transferido para a pedra por meio de ondas infravermelhas.
  • (E): O exemplo (E) descreve o processo de transferência de calor por fusão. A fusão ocorre quando uma substância sólida se transforma em líquida, absorvendo calor. No caso do gelo em água, o calor da água faz com que o gelo derreta, absorvendo o calor da água.

Conclusão

O processo de transferência de calor por convecção é fundamental para a regulação da temperatura em muitos processos naturais e tecnológicos. Na natureza, as correntes convectivas nos oceanos e na atmosfera são responsáveis pela distribuição de calor ao redor do planeta. Na tecnologia, a convecção é usada em sistemas de aquecimento e resfriamento, como radiadores e sistemas de ventilação.