A Física sob um cobertor de lã
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Publicado 07/05/2018 - 11h36

A Física sob um cobertor de lã

Ao saber sobre esta coluna, uma amiga jornalista comentou: “- Escreva sobre o que realmente importa: por que o cobertor esquenta?”. Era uma das primeiras noites de frio do ano, e, ao acordar pelas manhãs nesses dias, a inércia de levantar parece tender ao infinito. Custa sair da cama, pois, além da preguiça natural, ao levantar logo sentimos frio. Imediatamente vestimos mais roupas, para nos aquecer. Esse truque somente funciona porque o nosso corpo é uma fonte de calor. As fibras musculares estão continuamente se contraindo e relaxando, realizando trabalho (no sentido físico), enquanto vários açúcares estão sendo metabolizados pelo organismo, sendo quebrados até se tornarem subprodutos de menor energia. A maior parte desse trabalho é imediatamente transformada em calor. O corpo humano tem um termostato muito sensível, que mantém a temperatura do sangue muito próxima a 37ºC. Essa temperatura geralmente é bem maior do que a temperatura ambiente (com exceção de alguns dias infernais de alto verão).
Quando a pele perde calor muito rapidamente, sentimos frio. Isso pode ocorrer em um dia de inverno, no ar condicionado, ou mesmo em um dia agradável, mas quando estamos com febre elevada. Nessas situações o organismo responde com maior atividade muscular (por exemplo, com calafrios e tremedeiras) e com a contração dos capilares próximos à pele. As pessoas que vivem em locais muito frios podem se adaptar ao ajustar a sua dieta e a taxa com que o sangue flui para a pele. Os Esquimós, por exemplo, têm uma dieta mais rica em proteínas do que a maior parte das pessoas que vivem em latitudes mais baixas para manter um metabolismo basal mais elevado, ideal para combater o frio. Ao contrário, quando sentimos calor ou praticamos algum esporte, suamos para aumentar a taxa de transferência de calor do corpo para o meio.
A taxa com que perdemos calor depende da quantidade de pele exposta às correntes de ar, e certamente aumenta quando estamos expostos a ventos fortes. E quanto mais frio for o ar, mais rápida é a perda de calor por esse mecanismo conhecido por convecção. Mas se não há vento, ou se ele é muito fraco, a maior parte de nosso calor é perdida por radiação térmica. Qualquer objeto com uma temperatura acima do zero absoluto irradia calor, e quanto mais quente estiver, mais ele irradia. Mas esse objeto também pode absorver calor do meio, em uma taxa que depende da temperatura do meio. Ao sair em um dia frio, por exemplo, a absorção de radiação diminui, levando a uma perda líquida de calor por radiação. Além das perdas por convecção e radiação, podemos também perder calor por condução, como ocorre quando pisamos com o pé descalço em um piso frio.
Ao vestir uma roupa ou ao hibernar sob um aconchegante cobertor, diminuímos as correntes de ar próximas à pele, e assim diminuímos as perdas de calor por convecção. Além disso, os cobertores e agasalhos para o frio possuem fibras que são intimamente dobradas e facilitam a formação de bolhas estacionárias de ar no seu interior. O ar que permanece próximo à nossa pele por alguns instantes é aquecido, o que faz com que a variação de temperatura seja menor entre o ar e o corpo, reduzindo também a taxa de perda de calor por radiação. Para completar, sabe-se também que o ar tem uma condutividade térmica muito baixa, o que dificulta ainda mais a troca de calor do corpo com o meio (esse princípio também é utilizado nas janelas de países mais frios, pois mantém o ambiente mais isolado termicamente). Isso também explica porque as nossas mães sempre recomendam nos vestirmos como “cebolas” ao sair em um dia frio, usando um dado número de camadas de roupa de algodão e/ou de lã (ou alguma outra fibra sintética). Desse modo aumentamos a quantidade de bolhas de ar, e nos mantemos mais aquecidos.
Certamente há outros meios mais interessantes de aquecer o corpo em uma noite fria. Mas nesses casos, a Física somente não é suficiente para explicar todos os fenômenos envolvidos...
Artigo publicado originalmente no Jornal da Unicamp, Edição 259, de 19 de julho a 01 de agosto de 2004.