Um dos principais ramos da física é a termodinâmica, que é o estudo das leis que regem a relação entre calor e outras formas de energia.
Para que haja troca de calor, é preciso que ele seja transferido de uma região para outra, o que pode ser ser feito por meio de outro corpo ou do próprio corpo. São três os processos de transferência de calor: condução, convecção e a radiação. Iremos estudar, a seguir, cada um deles.
Condução
Imagine o seguinte exemplo: quando você foi mexer o arroz em uma panela, acabou esquecendo dentro dela uma colher de metal. Após um tempo, quando você for pegar o objeto novamente perceberá que ele está quente e se tornou muito difícil segurá-lo.
Outro modo de perceber esse fenômeno é segurar uma barra de metal e colocar a sua outra extremidade na boca de um fogão. Com o tempo, você também irá perceber que o calor vai se propagando pela barra, até o momento em que não irá mais conseguir segurá-la.
À medida que o metal recebe calor da chama, os átomos ou as moléculas da estrutura cristalina do metal vibram com mais intensidade. Esse movimento vibratório passa de átomo para átomo, molécula para molécula, em interações sucessivas.
Essas interações fazem com que a energia cinética de cada partícula seja transferida uma para a outra. Perceba: essa transferência de energia cinética é justamente a transmissão de calor.
Ou seja, os elétrons e os átomos vibram intensamente, devido à temperatura. E essa energia é transferida da comida para a colher, por exemplos, pelas colisões entre os átomos.
Corpos mais densos possuem um maior número de partículas, principalmente partículas livres, que são, em geral, bons condutores de calor – é o que ocorre com os metais que foram usados como exemplo no início do texto.
De forma análoga, materiais que são menos densos são maus condutores de calor, por exemplo, os líquidos e os gases.
Convecção
Chamamos de fluidos os corpos (gasosos ou líquidos) que não possuem forma, ou seja, deformam-se facilmente e assumem a forma do ambiente ou do recipiente onde estão.
A convecção ocorre apenas em fluidos, quando eles entram em contato com um objeto cuja temperatura é maior que a do fluido. A temperatura da parte do fluido que está em contato com o objeto quente aumenta e, na maior parte dos casos, se expande, ficando menos densa.
Como o fluido expandido é mais leve do que o restante que o cerca (que está mais frio), a força de empuxo o faz subir. O fluido mais frio escoa, tomando o lugar do fluido que se expandiu anteriormente. Esse processo então se repete de forma cíclica, o que gera correntes de convecção.
Grandes transferências de energia ocorrem nos oceanos pelo mesmo processo. Outro exemplos é quando olhamos para a chama de uma vela e vemos a energia térmica ser transportada para cima, graças também à convecção.
Pilotos de asa delta e pássaros também usam correntes de convecção de ar quente para se manterem por mais tempo no ar. Um aquecedor de ambiente, posicionado no canto de um cômodo da casa, gera correntes de convecção, do mesmo modo que o ar condicionado faz.
Radiação
Um sistema e um ambiente também podem trocar energia por meio de ondas eletromagnéticas. Elas, que transferem calor, são muitas vezes chamas de radiação térmica, assim, podemos distingui-las de sinais eletromagnéticos (como os sinais das transmissões de televisão) e da radiação nuclear (ondas e partículas emitidas por núcleos atômicos).
Quando você se aproxima de uma fogueira também é aquecido pela radiação térmica proveniente do fogo, ou seja, sua energia térmica aumenta ao mesmo tempo em que a energia térmica do fogo diminui.
Um dado importante é que não é necessária a existência de um meio material para que o calor seja transferido por radiação. O calor do sol, por exemplo, chega até nós pelo vácuo.
