propagaÇÃo do calor. 2 processos de transferÊncia de calor condução convecção radiação...

PROPAGAÇÃO DO CALORPROPAGAÇÃO DO CALOR

2

PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Condução Convecção Radiação térmica

Condução Convecção Radiação térmica

1. Condução térmica

É a propagação de calor em que a energia térmica passa de partícula para partícula, sem transporte de matéria. Ocorre principalmente nos metais (condutores térmicos).

Exemplos de isolantes térmicos: água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc.

1. Condução térmica

Aplicações de isolantes térmicos:

Exemplo1: Os iglus, embora feitos de gelo, impedem a condução de calor para o meio externo. Elevando, assim sua temperatura interna.

1. Condução térmica

Exemplo2:As roupas de frio são um exemplode isolante térmico; o ar que fica retido entre suas fibras dificulta a condução de calor.

Os pelos dos animais e a serragem também são bons isolantes térmicos porque retêm ar.

7

FLUXO DE CALOR NA CONDUÇÃO “Lei de Fourier”:

K é a condutividade térmica [W/(m ºC)]K (Fe a 300K) = 80,2 W/(m ºC)

K (água a 300K) = 5,9 x 10-1 W/(m ºC)

K (ar a 300K) = 2,6 x 10-2 W/(m ºC)

Dedução Qualitativa da Lei de Fourier:

https://www.youtube.com/watch?v=FoWOMjAgbgg

EXEMPLO:

2. Convecção térmica É a propagação de calor com transporte de matéria. Ocorre somente nos líquidos e gases.

Exemplo1: Água no fogo.A água quente na parte inferior,menos densa, sobe, enquanto a água Fria na parte superior, mais densa, desce.Esse movimento de água quente e friaágua fria, chamado de corrente de convecção, faz com que a água se aqueça como um todo.

2. Convecção térmica

Exemplo2: Ar condicionado.Para facilitar o resfriamento de umasala, o condicionador de ar deve sercolocado na parte superior da mesma.Assim, o ar frio lançado, mais denso,desde, enquanto o ar quente na parteinferior, menos denso, sobe (correntede convecção).

2. Convecção térmica

Exemplo3: Geladeira.

Para facilitar o resfriamento da geladeira,o congelador deve ser colocado na partesuperior da mesma. Assim, o ar friopróximo ao congelador, mais denso, desce,enquanto o ar quente na parte inferior, menosdenso, sobe (corrente de convecção).

2. Convecção térmicaExemplo5: Brisa litorânea: De dia, o ar junto à areia se aquece e, por ser menos denso, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a água. Assim, forma-se a brisa que sobra do mar para a terra, a brisa marítima.

À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que sopra da terra para o mar, a brisa terrestre.

3. Irradiação térmica É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas, principalmente os raios infravermelhos (chamados de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.

16

TRANSMISSÃO DE CALOR POR RADIAÇÃO

itra QQQQ 1 trade)(absorvida

QQa

i

a )aderefletivid( QQr

i

r )vidadetransmissi( QQt

i

t

17

REFLEXÃO• O refletor perfeito (espelho ideal), r = 1.

Absorção

• Um corpo negro (absorvedor perfeito), a = 1.• Um corpo cinzento, a < 1.

Transmissão• Um corpo transparente, t ≠ 0 (zero). • Um corpo opaco, t = 0 (zero).  

1tra

Modelos adotados na radiação térmica

18

TRANSMISSÃO DE CALOR POR RADIAÇÃO

Lei dos Intercâmbios: Todo bom absorvedor é um bom emissor de radiação térmica e todo bom refletor é um mau emissor de radiação térmica.

Corpo negro é também o emissor ideal de radiação térmica (radiador ideal)!!!!

Corpos Escuros: bons absorvedores e emissores de radiação térmica. Ex.: fuligem (a = = 0,94).

Corpos claros e polidos: maus absorvedores e emissores de radiação térmica. Ex.: prata polida (a = = 0,02).

19

FLUXO DE CALOR NA RADIAÇÃO“Lei de Stefan-Boltzmann”:

E – Poder emissivo [W/m2]; – emissividade (0 ≤ ≤ 1); σ – Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10-8 W/(m2 K4)];T – Temperatura absoluta do corpo (K).

GARRAFA TÉRMICA (Vaso de Dewar):A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de

calor. Ela é constituída por uma ampola de vidro com faces espelhadas (as faces espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem parede dupla de vidro com vácuo entre elas (o vácuo evita a condução e a convecção). Externamente, uma camada de plástico protege a ampola.