AULA DE REFORÇO – 05CALORIMETRIA-FLUXO TÉRMICO, REGIME ESTACIONÁRIO

E LEI DE FOURIER

Fluxo Térmico- Seja Q a quantidade de calor que passa por uma superfície S num intervalo de tempo ∆t definimos fluxo de calor (ɸ) como sendo o quociente entre Q e ∆t:

ɸ= Q∆ t

A unidade de fluxo de calor ɸno SI é o watt(W), isto é joule por segundo J/s. No entanto é muito usada a unidade de caloria por segundo cal/s.

Regime estacionário- O regime de condução de calor através de um condutor é dito estacionário quando o fluxo térmico não apresenta variação com o tempo. Em cada um dos pontos do condutor a temperatura permanece constante, apesar de está ocorrendo uma corrente de calor.

Lei de Fourier- Experimentalmente , verifica-se que o fluxo térmico (ɸ ¿ é diretamente proporcional á diferença de temperatura (θ1 – θ2) entre os extremos do cilindro e á área de secção transversal (A), mas é inversamente proporcional ao comprimento (L) do cilindro. Essa propriedade é conhecida como lei de Fourier e se escreve:

Gelo

em fusã

o 0°C

Água em

Ebulição

100°C

Calor

Lã de vidro

Cilindro de cobre

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSA DE INICIAÇÃO À DOCÊNCIA – PIBID 2011ESCOLA ESTADUAL JOSÉ BEZERRA CAVALCANTI

Alunos (as) Bolsistas Professor Supervisor

Nelson Cosme de AlmeidaDaiana Pereira Fernanda Katiusca dos Santos

ɸ= Q∆t

=K . A ((θ1 –θ2)L )

ɸ= Q∆t

=K .A (θ1– θ2)

e

EXERCÍCIOS1. Uma barra de alumínio de comprimento de L=1m tem uma de suas extremidades em

contato térmico com o gelo fundente e a outra com o vapor d’água a 100°C, como mostra a figura. A barra está em volta em amianto para evitar percas de calor. Sabendo-se que área de secção A= 20 cm e que o coeficiente de condutividade térmica é de K=0,50 cal/s.cm°C. Dados:Lf=80 cal/g; Lv= 540 cal/g. Determine:

a) O fluxo de calor através da barra.b) A massa de gelo que se funde em 8000s.c) A massa de vapor que se condensa em 8000s.

2. Observe a tabela de condutividade térmica abaixo;Material K (W/m. K)Alumínio 205,0

Isopor 0, 010Fiberglass 0, 040Madeira 0,10

Você vai revestir uma caixa de papelão contendo uma dúzia de latas de cerveja geladinha para o piquenique. Qual o material mais próprio? Justifique.

3. Uma chapa de cobre de 2,0 cm de espessura 1,0 m de área tem suas faces mantidas a 100°C e 20°C. Sabendo-se que o coeficiente de condutividade térmica do cobre é de 320 cal/s.cm°C. Determine:

a) O fluxo de calor que atravessa a chapa de cobre;

ɸL

A

A e

Vapor a100°C

Gelo a

0°CAmianto

Vapor á 0°C

b) A Quantidade de calor que atravessa a chapa em 30s.

4. Para melhorar o isolamento térmico de uma sala, deve-se:a) Aumentar a área externa das paredes.b) Utilizar um material de maior coeficiente de condutividade térmica.c) Dotar o ambiente de grandes áreas envidraçadasd) Aumentar a espessura das paredes.e) Pintar as paredes externas com cores escuras.

Gabarito:1.a) 10cal/s b)1000g c)148g