Termografia - Física Aplicada

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A termografia é uma técnica de sensoriamento remoto que forma uma imagem térmica de um corpo ou de um cenário. É um método avançado de ensaio não destrutivo. O equipamento utilizado é chamado de câmera termográfica que além de formar uma imagem térmica, dá informações de temperatura. Este permite visualizar o perfil térmico e medir as variações de calor emitido pelas diversas regiões da superfície a ser analisada, sem o contato com a mesma. Assim é possível formar uma imagem térmica ou termograma. Tem sido utilizada em áreas cada vez mais diversas, da militar, médica, indústria, pesquisas, chegando até ao comportamento humano e nos últimos anos, os baixos custos permitiram uma disseminação ainda maior. As novas tecnologias, a transformação na forma da construção do conhecimento e a estrutura do sistema social atual, convergem para explorar e mostrar o potencial dessa técnica. Uma das faces dos avanços na tecnologia do equipamento utilizado, faz simplificar o seu uso e induzir os amadores à conclusões erroneas devido ao completo desconhecimento dos princípios básicos envolvidos.

Assim propomos iniciar o entendimento do assunto, analisando um fenômeno que envolve energia térmica, como por exemplo a fumaça. Vamos tentar responder a seguinte pergunta; o que acontece com a fumaça, qual o seu movimento? A fumaça vista em nosso dia a dia. Pensem a respeito.

FOTOGRAFIA Agora convido-o a dar uma olhada em algumas fotografias de diversas situações envolvendo fumaça. Vamos ver? [1]

Temos experiencias diárias com fumaça, seja nas chaminés de industrias, lareiras ou fogões caseiros, uma fogueira no terreno baldio, dos escapamentos dos automóveis entre outros.Seria razoável se respondessemos que a fumaça sobe.

VIDEO VISÍVEL Mas para qualquer situação a fumaça irá subir? Vamos propor uma experiencia que nos auxilie neste estudo. Vamos colocar fogo uma extremidade de uma folha de papel enrolada. A outra extremidade fica dentro da garrafa pet. O que será que acontece com a fumaça em ambas as extremidades? Você consegue imaginar? Vamos ver o vídeo? [2]

O que aconteceu com a fumaça em ambas as extremidades? Onde havia a chama a fumaça subiu. Na extremidade oposta, dentro da garrafa a fumaça desceu como se fosse "areia". Você faz idéia do por quê?

De um lado existe a chama e uma intensa energia térmica, do outro lado a garrafa está aberta ao ambiente, por tanto somente serve para não provocar movimento do ar, mas a energia térmica é bem menor. Assim o movimento da fumaça, de subida de um lado e de descida de outro está associado à energia térmica, ou seja, à temperatura da fumaça. Do lado da chama a fumaça está com temperatura altíssimas. A fumaça como resíduo da queima tem moléculas mais pesadas que o ar, porem em altas temperaturas sua dencidade é tão baixa que fica mais leve que o ar e sobe. Próxima da chama, mas dentro do papel enrolado, a fumaça está quente mas está trancada e inicia a troca de energia térmica para o papel, buscando o equilíbrio térmico. O papel esquenta (vamos ver isso com termografia) e a fumaça resfria. A medida que o papel vai queimando a fumaça vai sendo empurrada para cima mas quando chega na outra extremidade sua temperatura está baixa, com alta densidade, mais pesada que o ar, descendo dentro da garrafa. Agora como a termografia pode nos ajudar?

Como a termografia é uma técnica que nos fornece imagens térmicas, ou seja, imagens feitas pelo calor dos corpos, podemos utilizá-la para provar que o papel aqueceu. O papel recebeu a energia térmica da fumaça e aqueceu, logo a fumaça esfriou. Então, caso consigamos perceber com a ajuda da termografia que o papel foi aquecendo, comprovaremos nossa teoria. Para isso vamos ver o vídeo da mesma experiencia, agora em infravermelho.

(Video no visível com alguns tipos de queima)[3]

Para esta situação a fumação que está na extremidade do papel que tem fogo, sobe. Na extremidade oposta, dentro da garrafa, a fumaça desce. Por que isso acontece? O que você responderia? Quais as variáveis envolvidas?

Nesse contexto, onde a termografia entra? De que forma podemos utilizar a esta técnica para nos responder, ou mostrar um caminho, para que possamos propor um modelo?

Vejamos agora o vídeo produzido com uma câmera termografica... [4] Para um termografista (profissional certificado em termografia), a análise do video em infravermelho propõe uma resposta que envolve a tempratura em locais específicos do experimento. Mas é necessário interpretar o vídeo e para isso vamos ver um pouco de termografia.

Teoria de termografia...

Materiais diversos na internet...

Onde ela é utilizada...

Voltemos agora a tentar interpretar nossa experiencia com a fumaça com a termografia como ferramenta de auxílio. Podemos perceber que a imagem térmica mostra um aquecimento na folha de papel muito além da chama, ou seja, o que está aquecendo o papel não é o fogo mas sim a fumaça que está interna à folha. A medida que a quantidade de fumaça no interior da folha aumenta, ela é pressionada para a extremidade oposta da folha. Ao mesmo tempo ela entrega energia térmica para o papel. Isso é comprovado com a termografia. a medida que a temperatura do papel sobe, a da fumaça desce, buscando um equilíbrio térmico (lei da termodinâmica). Quando a fumaça chega na extremidade da folha, já dentro da garrafa, está com uma temperatura muito menor que a fumaça imediatamente próxima do fogo. Com a temperatura é menor, a densidade é maior e desce.

Agora podemos repensar a pergunta inicial da fumaça... por tanto as variáveis envolvidas são temperatura, densidade, força peso, empuxo...

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