Experimentos com radiação de calor

A energia térmica se move de objetos quentes para os frios por condução, convecção e radiação. Destes três, apenas a radiação não requer contato; o sol aquece a Terra porque sua radiação de calor viaja pelo espaço vazio. Qualquer objeto quente, como o sol, uma torradeira ou o corpo humano, emite essa energia, chamada de radiação infravermelha ou IV. Experimentos simples mostram como funciona.

Um radiômetro, disponível em lojas de ciências por alguns dólares, mostra a energia inerente à radiação infravermelha. Ele tem um envelope de vidro lacrado, como uma lâmpada transparente, contendo um vácuo parcial. Dentro do envelope, quatro palhetas quadradas, com um lado preto e um lado branco, equilibram-se sobre um rolamento de agulha. Quando você acende uma luz no radiômetro, o lado preto aquece mais do que o lado branco. As moléculas de ar ricocheteiam em ambos os lados, mas a energia térmica do lado preto as faz empurrar com mais força. Isso gira as palhetas na direção do lado branco. Coloque o radiômetro sob a luz do sol forte e veja quão rápido ele gira. Em seguida, afaste-o da luz solar direta e observe que ele se move mais lentamente.

Encontre vários itens de pano, como camisas ou toalhas, de várias cores. Coloque-os em uma superfície firme e nivelada sob a forte luz do sol. Após 15 a 20 minutos, sinta cada um e observe qual é o mais quente. Como as cores escuras refletem menos luz do sol, elas absorvem a maior parte do calor. As cores claras refletem a maior parte da luz solar e, portanto, permanecem mais frias.

Reúna cinco xícaras de café, idênticas, exceto pela cor. Deixe correr água quente da torneira por um ou dois minutos, até atingir a temperatura máxima. Encha os copos com água quente e leve-os para uma sala escura e fresca. Coloque um termômetro em cada um e aguarde 20 minutos. Leia o termômetro em cada copo e compare as temperaturas e cores. As cores mais escuras devem ler as mais frias porque, assim como são melhores na absorção de energia térmica, também irradiam energia térmica com mais eficiência do que as cores claras.

Obtenha um balão de “tubo solar” e leve-o ao ar livre em um dia calmo e ensolarado. O balão tem vários metros de comprimento e é feito de plástico escuro. Encha-o à sombra com ar fresco. Fixe um fio de pipa no balão e leve-o para um local ensolarado. Segure a corda. Eventualmente, a radiação de calor do sol fará com que o ar interno se expanda, fazendo o balão se erguer do solo. O ar mais quente interno tem menos densidade do que o ar externo, então o balão flutua.