Veja como a condução, a convecção e a radiação se relacionam com a lei da conservação de energia ao ferver água:

1. Mecanismos de transferência de energia

* Condução: Transferência de calor através do contato direto. A fonte de calor (por exemplo, um fogão) transfere aquece para a panela e, em seguida, a panela transfere aquece para as moléculas de água em contato direto com ele.
* convecção: Transferência de calor através do movimento de fluidos. À medida que a água no fundo da panela aquece, torna -se menos densa e sobe. A água mais fria e mais densa afunda para tomar seu lugar, criando uma corrente circulante que distribui o calor por toda a água.
* Radiação: Transferência de calor através de ondas eletromagnéticas. Embora menos significativo na água fervente em comparação com a condução e a convecção, alguma transferência de calor ocorre através da radiação infravermelha do fogão ou do ambiente circundante para a panela.

2. Lei da Conservação de Energia

A Lei da Conservação de Energia afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada de uma forma para outra. Na água fervente, isso significa:

* entrada de energia: O fogão fornece energia térmica (calor) à água.
* transformação de energia: Essa energia térmica faz com que as moléculas de água vibrem mais rapidamente, aumentando sua energia cinética.
* saída de energia:
* Mudança de fase: À medida que a água aquece, a energia entra para quebrar as ligações entre as moléculas de água, fazendo com que o líquido faça a transição para um gás (vapor). Isso requer uma quantidade significativa de energia.
* Perda de calor: Alguma energia é perdida para o ambiente circundante através da convecção e radiação, mas isso geralmente é uma quantidade menor que a energia usada para ferver.

3. O ciclo

1. O fogão transfere aquece para a panela (condução).
2. A panela transfere aquece para a água (condução).
3. As correntes de convecção distribuem o calor por toda a água.
4. As moléculas de água absorvem o calor, aumentando sua energia cinética.
5. Quando a água atinge 100 ° C (212 ° F) à pressão atmosférica padrão, a entrada de energia entra para quebrar as ligações entre as moléculas de água, fazendo com que ela ferva e se transforme em vapor.

Em essência, a lei da conservação de energia é confirmada porque a energia fornecida pelo fogão é transformada na energia cinética das moléculas de água e na energia necessária para alterar sua fase de líquido para gás. Uma pequena quantidade de energia é perdida para o meio ambiente, mas a maioria é usada para ferver a água.