A física do cotidiano - Como a garrafa térmica mantém o líquido no seu interior aquecido?

Victor Akio Yanaguisawa 

Licenciatura em Física 

A garrafa térmica é um objeto que tem a função de armazenar bebidas ou algum líquido qualquer, geralmente usa-se para armazenar alguma bebida quente como café, chá ou então um delicioso chocolate. Uma garrafa térmica de ótima qualidade é aquele mantém o líquido que está dentro quente, o maior tempo possível. Dizemos que o líquido armazenado está quente, quando a temperatura dela é alta, e o maior responsável pela temperatura elevada é o calor, energia contida no líquido que primeiramente foi recebida de uma fonte, tal como o fogão, microonda ou a cafeteira para teve que aquecê-la. 

Para uma substância ser resfriada, o calor precisa ser transferido para algum outro meio (o calor também é recebido desta forma), os métodos chamam-se condução, convecção e irradiação, e ocorrem nas seguintes formas: 

• A condução é o que acontece quando colocamos um talher numa panela quente, o calor da comida passa para o talher, e este posteriormente passa para as nossas mãos, resumidamente, ocorre por “contato”;

• A convecção é o que ocorre com o aquecedor de ar, o meio é aquecido esquentando o ar que fica na parte inferior, este se desloca para cima dando lugar ao ar da parte superior que passa a ter temperatura menor, isto ocorre, pois o ar quente é “mais leve” e o mais frio é “mais pesado”, isto é, a convecção ocorre devido à diferença de densidade do ar;

• A irradiação é a forma que o calor se propaga sem necessitar de um meio, isto ocorre com a luz do Sol, propaga-se no espaço até atingir o nosso planeta e posteriormente aquece e ilumina. 

O interior da garrafa térmica é da seguinte forma, e que evita todos os efeitos da transferência de calor de um meio para o outro:

Para entendermos, precisamos ter em conhecimento sobre os três métodos, pela figura, a tampa tem a função de impedir a “convecção” do calor do líquido para o meio externo, impedindo assim o contato com o ar do meio, as paredes espelhadas são espaçadas entre si e do recipiente para evitar a perda de calor por “condução”, pois se estivessem em contato o calor alcançaria o meio externo perdendo o calor. 

O motivo da garrafa térmica ser constituída de espelhos é para evitar a irradiação. Como sabemos, o calor proveniente do Sol ilumina o nosso planeta, e que este calor é a radiação solar que se propaga por irradiação. Outra coisa que sabemos é que a luz pode ser refletida por espelhos. Logo, por uma conclusão rápida, a irradiação do calor do líquido tem um mesmo comportamento da luz. Assim o calor que se transfere por condução a partir do espelho passa a conduzir por irradiação entre os espelhos, onde por irradiação o calor fica retido entre os espelhos. 

Mesmo assim o líquido no interior resfria, pois a parte espaçada entre os espelhos não é completamente ausente de ar que nem o espaço onde a luz do Sol propaga, assim a perda de calor acaba ocorrendo por condução.