Por que a areia da praia aquece mais que a água do mar durante o dia e à noite ocorre o contrário?

Esta parte da Calorimetria e Termologia é uma viagem pelo mundo maravilhoso da transmissão de calor. Nós já vimos o que é calor e o que acontece quando um corpo troca calor – lembra disso? Estudaremos agora como acontece a troca de calor entre os corpos. Existem três maneiras como isso pode acontecer, se liga!

Condução

Alguma vez você já se perguntou por que a maioria dos cabos de panela é feita de madeira? Provavelmente não, mas tenho certeza que, pensando agora, você chegou à conclusão que é para não queimarmos nossas mãos. E isso está totalmente certo! E fisicamente, o que explica isso? Essa é fácil! A madeira não é um bom condutor de calor. Mas, espera aí… O que é condução de calor? Vamos estudar isso agora!

A condução de calor ocorre quando uma parte de um material está mais quente do que outra, de maneira que as moléculas da parte com maior temperatura, que estão mais agitadas, transferem um pouco de sua energia para as moléculas vizinhas, elevando a temperatura daquela parte anteriormente fria!

Entendeu agora o porquê da madeira? O calor da panela tem mais dificuldade para se propagar pela madeira do que pelo ferro. O cabo feito de madeira não esquenta tanto, o que impede que queimemos nossas mãos!

Convecção

Este tipo de transmissão só ocorre em líquidos e gases! Pode ser que você nunca tenha percebido, mas já presenciou diversas vezes a convecção na prática! Bem, alguma vez você já reparou que na praia o vento sopra do mar para a terra durante o dia e da terra para o mar durante a noite? A convecção explica isso! Muito interessante, né?

Dentro da sua casa também existe uma aplicação deste tipo de transmissão de calor. Não sabe onde? Na sua geladeira! Se liga! A convecção ocorre porque a parte mais quente de um fluido expande e fica menos densa, subindo e sendo substituída por fluido mais frio. Assim, as moléculas quentes e frias estão trocando de lugar! É agora que entra a explicação do congelador ser sempre colocado na parte superior das geladeiras! O ar resfriado que existe nele desce e troca de lugar com o ar mais quente.

E os ventos na praia, como funcionam? A areia da praia tem seu calor específico sensível muito menor que o da água. Por isso, ela se aquece mais rapidamente do que a água durante o dia e se resfria mais rapidamente durante a noite. Durante o dia, o ar próximo da areia fica mais quente que o restante e sobe, dando lugar a uma corrente de ar da água para a terra. Já durante a noite, o ar próximo da superfície da água se resfria menos. Dessa forma, ele fica mais quente que o restante e sobe, dando lugar a uma corrente de ar da terra para a água.

Radiação

Alguma vez, quando você retirou comida do micro-ondas, percebeu que, ao contrário dos fornos a gás, o interior dele não estava quente? Estranho, né? Se ele não esquentou por dentro, como pode ter aquecido o alimento? Através da radiação! Não aquela radiação nuclear que você já ouviu falar, mas através das ondas eletromagnéticas! Não é necessário que ele esquente ou que aconteça o contato para transferir calor para o alimento. Mas como funciona isso, então?

A radiação acontece através da emissão de energia na forma de ondas eletromagnéticas. Essa emissão pode acontecer tanto por corpos quentes, como por uma fogueira ou pelo próprio Sol, quanto por uma fonte controlada, como acontece no micro-ondas. Um detalhe muito importante é que, como vamos estudar na apostila de Ondulatória, estas ondas se propagam inclusive no vácuo! E é graças a isso que o calor proveniente do Sol consegue aquecer nosso planeta e nos manter vivos!

Para saber mais, veja também:

• Introdução à Termologia e Termometria
• Estudo da Dilatação em Sólidos
• Dilatação em Líquidos, Dilatação Anômala da Água e Dilatação Aparente
• Estados Físicos da Matéria
• Calorimetria e o Estudo do Calor

Sendo composto por átomos, organizados em diferentes grupamentos atômicos, formando uma mistura de gases, o ar ocupa lugar no espaço e tem massa, pois é matéria. Podemos perceber que o ar oferece resistência ao movimento dos corpos que nele estão imersos. Por exemplo, se andarmos de carro com a mão aberta, com a palma virada para a parte dianteira do carro, sentiremos que o ar está segurando a nossa mão, freando o corpo que tenta passar por ele.

Tendo massa, o ar tem uma força peso que exerce pressão sobre os corpos que envolve. A pressão exercida pelo ar é conhecida como pressão atmosférica. Podemos medir a pressão de uma determinada região com um instrumento conhecido como barômetro (baros = pressão; metros = medida). Quanto mais próximo do nível do mar, maior a pressão, pois existe uma camada de ar de maior espessura sobre essa região. Quanto mais alta a altitude menor será a pressão.

Correntes de ar

Ao cedermos energia térmica para qualquer corpo, aumentamos a agitação de seus grupamentos atômicos, que passam a se chocar com maior frequência e assim a ocupar mais espaço. No ar isso é facilmente percebido, pois ele se expande quando é aquecido, ocupa mais espaço e fica, assim, menos denso, ou seja, uma menor quantidade de grupamentos atômicos é encontrada em um mesmo volume.

Quando uma determinada quantidade de ar é aquecida, fica menos densa e sobe, deixando um espaço vazio no local onde estava. O ar frio adjacente tende a ocupar esse espaço vazio, formado-se dessa maneira as correntes de ar. Os ventos nada mais são do que ar em movimento.

Grandes extensões de ar, com propriedades praticamente uniformes, que permanecem estacionadas durante um período de tempo em uma determinada região, adquirindo qualidades daquela região, são conhecidas como massas de ar. Os deslocamentos das massas de ar são provocados pela diferença de pressão que, por sua vez, podem ser causadas pelas diferenças de temperaturas entre as regiões da superfície do globo terrestre.

Frentes frias e quentes

As massas de ar estão normalmente associadas a sistemas de baixa pressão (áreas receptoras de ventos) e alta pressão (áreas dispersoras de ventos). As regiões de baixa pressão caracterizam-se por ter temperaturas mais elevadas, uma grande instabilidade atmosférica, nebulosidade e precipitação elevada. As regiões de alta pressão caracterizam-se por ter temperaturas menores, não ter nebulosidade e estabilidade atmosférica.

Ao encontro de duas massas de ar com qualidades diferentes damos o nome de frentes. As frentes quentes ocorrem quando uma massa de ar quente empurra uma massa de ar frio. As massas de ar quente tendem a passar por cima das massas de ar frio e, na região de contato entre elas, ocorre a condensação da água (passagem da água em estado gasoso para o estado líquido) formando as nuvens e chuvas.

As frentes frias, mais densas, tendem a passar por baixo das massas de ar quente. Na região de contato entre elas, ocorre a condensação da água, mas nesse caso geralmente acontecem trovoadas e chuvas fortes.

Ventos constantes

A água demora a ganhar energia térmica (aquecer) e também demora a perdê-la, pois possui alto calor específico. O solo ganha e perde energia térmica rapidamente. Você já comparou a temperatura da água e do solo em uma praia nas diferentes horas do dia?

Por volta do meio dia, o solo está queimando os nossos pés, pois ganhou muita energia térmica do sol, enquanto a água está fresquinha, pois sua temperatura não foi capaz de variar muito com a quantidade de energia térmica recebida até aquele momento. Ao contrário, no final da tarde, o solo está frio, pois já perdeu toda energia térmica que havia recebido, e a água está quentinha, já tendo ganhado energia suficiente para se aquecer e ainda não foi capaz de perdê-la.

Durante o dia, a areia da praia aquecida aquece o ar que se encontra sobre solo. A massa de ar aquecida fica menos densa e sobe. O ar mais frio, que está sobre a água do mar, se desloca para ocupar o espaço vazio, deixado pela massa de ar que foi aquecida pelo solo. Esse deslocamento de ar do mar para o continente é conhecido como brisa marítima.

Durante a noite, a água do mar está mais quente que a areia da praia. Assim, o ar que se encontra sobre a massa d'água é aquecido, fica menos denso e sobe deixando espaço vazio. O ar mais frio, que está sobre o solo, vai ocupar o espaço vazio deixado pela massa de ar aquecida que subiu. A esse deslocamento de ar, do continente para o mar, damos o nome de brisa continental.

Ventos alísios e contra-alísios

O planeta Terra sofre um aquecimento diferenciado: na zona tropical o aquecimento e maior que na zona polar. Dessa forma o ar aquecido das regiões tropicais, menos denso, sobe na troposfera e caminha em direção aos pólos. Ao alcançar as camadas altas da atmosfera, o ar aquecido perde energia térmica, resfria e desce. O ar mais frio e, portanto, mais denso, proveniente das regiões polares desloca-se em direção a zona equatorial, para ocupar o lugar deixado pela massa de ar quente que subiu.

A esse movimento constante das massas de ar com aquecimento diferencial no globo terrestre damos o nome de ventos alísios e ventos contra-alísios. Os alísios são ventos úmidos, que sopram dos trópicos para o equador, provocando chuvas nesta região. Os ventos contra-alísios sopram do equador para os tópicos. São ventos secos que ocorrem ao longo dos trópicos onde se encontram os maiores desertos da Terra.

Essa circulação de ar não permanece sempre igual, muitos fatores podem complicá-la, mas ela estabelece distribuição da energia térmica absorvida pela superfície terrestre. Esse processo de distribuição leva para as zonas temperadas o ar resfriado nos pólos e aquecido no equador.

Por que a areia da praia durante o dia e muito mais quente que a água do mar?

Por que a areia da praia parece estar mais quente que o mar durante o dia e à noite ocorre o inverso?

Por que na praia a areia fica quente durante o dia e a água do mar fria já ao final do dia a areia fica fria e a água do mar quente?

Porque a água do mar e mais quente à noite?