características da Água e parametros de analise

7/23/2019 Características Da Água e Parametros de Analise.

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1

Aula 1 - Fundamentos de

Ciências Térmicas

PROFº FABRÍCIO SIQ!IRA

"ATA# 1$%&'%$&1(



O)*eti+os da disci,lina

Con.ecer e com,reender os ,rinc/,ios)0sicos da transerência de calor2

Identiicar3 classiicar e caracteri4ar ostrocadores de calor industriais maiscon.ecidos 5caldeiras3 sistemas dereri6era78o3 tur)inas e etc9:9

2



Pro6rama da disci,lina

Introdu78o2

;ecanismo de transerência de calor2 Condu78o2

Con+ec78o2

Radia78o2

Transerência de calor com)inado2 Trocadores de calor2 Aletas2

Isolamento térmico2 Caldeiras2 Sistema de reri6era78o2

Tur)inas a +a,or e a 60s2

3



4

"eini7<es iniciais

!ner6ia 5uma deini78o:#

=Ca,acidade de reali4ar tra)al.o>9

Formas de ener6ia#- Cinética 5mo+im9 macrosc?,ico3 térmica etc:

- Potencial 5elétrica3 6ra+itacional3 el0stica etc:

;atéria#=Tudo @ue tem massa e ocu,a lu6ar no es,a7o9>

Princi,ais estados da matéria#S?lido3 /@uido e 6asoso9



5

Gás Forma indeinida2

Arran*o totalmentedesordenado2

olume indeinido2

Part/culas li+res ,arase mo+erem9

Principais Estados da Matéria

Sólido Forma r/6ida2

Arran*o com,acto3ordenado2

olume deinido2

;o+imentomolecular restrito9

Líquido

Forma indeinida2

Arran*odesordenado2

olume deinido2

Part/culas mo+em-seumas entre as outras9

←

→

sfriaR

!quc

←

→

sfriaR

!quc



"

rande4a /sica @ue indica o estado 56rau de a6ita78o:das ,art/culas de um cor,o3 caracteri4ando o seustado tér#ico9

Tem,eratura# Do78o intuiti+a

$1$2

$1 % $2

$ $

contato

$1 % $q % $2



&

Calor e sua ,ro,a6a78o

Calor 5uma deini78o:#

=Calor é a nr'ia tér#ica # tr(nsito3 de+ido auma dieren7a de tem,eratura entre os cor,os>9

)á transfr*ncia líquida de calor3spontana#nt+ do cor,o mais @uente ,ara o

cor,o mais rio9



,

nidades de medida de calor caloria E caloule E -Britis. t.ermal unit E .tu

A caloria é definida como aquantidade de calor necessáriapara se elevar de 14,5°C para15,5°C uma quantidade de 1gde água.

O Btu é a @uantidade de calor ,ra ele+ar 1 l)de 06ua de G(HF ,ara GHF9

oule - unidade adotada ,elo SI ,ara ener6ia9



/

Con+en78o ,ara a Troca de calor

calor rc0ido

calor rtirado

Q J &

Q K &



1

Troca de Calor Corpos em desequilíbrio térmico trocam calor para

alcanar o equilíbrio.

0...321 =++++ nQQQQ

E# u# sist#a isolado+ a quantidad total d calortrocado ntr os corpos é nula+ ou sa+ o calor totalrc0ido plos corpos #ais frios é i'ual ao calor total

rtirado dos corpos #ais qunts



O)ser+a78o

S#pr @ue eListiressa dieren7a detem,eratura emum meio ou entremeios ocorrer0transerência de

calor9 Até c.e6arum e@uil/)rio9

11



12

TermodinMmica#Trata da rela78o entre o calor e as outras ormas de

ener6ia9 !studa as intras 6trocas d nr'ia7 ntru# sist#a suas 8i9in:anas9 !stas intera7<es s8odenominadas calor e tra)al.o9

9



TermodinMmica

A 1N ei da TermodinMmica ,ode serenunciada assim #

A +aria78o l/@uida de ener6ia de umsistema é sem,re i6ual a transerêncial/@uida de ener6ia na orma de calor etra)al.o

13



TermodinMmica

A $N ei daTermodinMmica,ode ser

enunciada assim #

im,oss/+el o,rocesso cu*onico resultado

se*a atranserêncial/@uida de calor de

um re6i8o ria ,arauma re6i8o@uente9

1"



"ieren7a# TermodinMmica L Trans9Calor

1&



Ratiicando

Transerência de calor#

Indica co#o ocorr qual a8locidad com @ue o calor étrans,ortado9

1,



1/

; qu ocorr co# a t#pratura d u#corpo quando s transfr calor a l<<

! t#pratura podau#ntar ou n=o



2

>alor snsí8l

Quando o calor é utili9ado pla su0st(ncia apnas para8ariar sua t#pratura3 sem alterar seu estado /sico9

!L9# a@uecimento da 06ua numa ,anela antes da er+ura9

Q C ∆T m c ∆T

? @uantidade de calor trocado 3 cal3 cal3 BT etcU2

C ca,acidade calor/ica do cor,o %ºCU2

# massa do cor,o 63 6U2

c calor es,ec/ico da su)stMncia %56 ºC:U2

∆$ +aria78o da tem,eratura 5Tinal - Tinicial: V3 ºCU9



21

)2;.arra d

frro>alors spcíficos

6a 25@> 1 at#7 A-B6C' @>D

W$O $&&2 elo 5&ºC: $&&!tanol $&&2 Alum/nio X&&2

Co)re (X&2 at8o ('&2

Ferro Y&2 idro '&9

>alor spcífico capacidadcalorífica

uma 6rande4a /sica intensi+a @uedeine a +aria78o térmica dedeterminada su)stMncia ao rece)erdeterminada @uantidade de calor9

A ca,acidade calor/ica > mede o eeito daadi78o de calor so)re a tem,eratura dosistema9 !m outros termos3 é uma medi78oda ener6ia térmica @ue ,recisamosadicionar ou retirar do sistema ,ara

modiicar a sua tem,eratura9



22

alores de c 5$YºC e 1 atm:Calor Específico Calor Específico Molar

Substância cal/(g.K) J/(kg.K) J/(mol.K)Sólios ElementaresC!umbo"ungst#nio$rataCobreAlumínio

%,%&%5%,%&'1%,%5(4%,%)'&%,'15

1'*1&4'&(&*()%%

'(,5'4,*'5,5'4,5'4,4

!utros Sólios+ato-ranitoidro-elo /01%°C

%,%)'%,1)%,'%%,5&%

&*%2)%*4%

'.''%

"í#uios3ercriolcool etílicogua do mar$gua oce

%,%&&%,5*%,)&%&''

14%'.4&%&.)%%.%'

6onte7 8allida9



23

>alor spcífico para 'ass

Calor sens/+el a ,ress8o constante# F) ?p # cp 6$final H $inicial7

- cp é o calor es,ec/ico do material a ,ress8o constante2- F) +aria78o de ental,ia do cor,o 53 cal etc9:9

Calor sens/+el a +olume constante#FI ?8 # c8 6$final H $inicial7

- c8 é o calor es,ec/ico do material a +olume constante2- FI +aria78o de ener6ia interna do cor,o 53 cal etc9:9



24

>alor LatntQuando o calor trocado é utili4ado ,ela su)stMncia ,ara

mudar de estado /sico3 sem +aria78o de tem,eratura eso) ,ress8o constante3 ele é c.amado de calor latente9

!L9# ornecimento de calor Z 06ua er+ente9

J!P;RK!N;



25

O calor latente de mudan7a de estado ,ode ser#

ndotér#ico 6? % 7 As transorma7<es de us8o3+a,ori4a78o e su)lima78o s8o endotérmicas ,ois amatéria ,recisa a)sor+er calor9

Ootér#ico 6? 7 As transorma7<es de li@uea78o3solidiica78o e su)lima78o in+ersa s8o eLotérmicas3

,ois a matéria ,recisa li)erar calor9

Mudana d fas



2"

? # L- Q 5: @uantidade de calor trocado2- 5%6: calor latente da transorma78o /sica2

- m 56: a massa @ue mudou de estado /sico9

>o#o a prss=o é constant

? F) Q L :

- [W +aria78o de ental,ia da transorma78o /sica 5:2- . ental,ia es,ec/ica da transorma78o /sica 5%6:9

>álculo da troca d calor latnt



2&

?ual a 8locidad d u#a $roca d >alor<

Jlocidad

luOo d calor

t?

t#podKntr8alo !árau#aatra8ssaqucalor d?uantidad

q∆

==•

Do SI3 o luLo de calor é dado em %s ou \att9

!

$1 % $2

?



2,

=rande4a /sica @ue indica a dir=o pr#it ocálculo da intnsidad do fluOo d calor trocado entredois cor,os>9

$#pratura 6u#a dfini=o7



Transerência de Calor

O calor é ,ortantoum en]menotransit?rio3 @ue

cessa @uando n8oeListe mais umadieren7a de

tem,eratura9

Os dierentes,rocessos detranserência de

calor s8o reeridoscomo mecanismosde transerência de

calor9

2/



3

Procssos d $ransfr*ncia d >alor

Condu78o

Con+ec78o

Radia78o térmica

Condu78o Con+ec78o Radia78o térmica



31

>ondu=o

6onte7:::.terra.com.br;fisicanet

Transerência de ener6ia de,art/culas mais ener6éticas ,ara,art/culas menos ener6éticas ,orcontato direto9

Decessita o)ri6atoriamente demeio material ,ara se ,ro,a6ar9

Caracter/stico de #iosstacionários9



32

Condu78o de Calor

C



33

Condu78o

A transmiss8o de calor ocorre3 partícula a partícula3 so#ntatra8és da a'ita=o #olcular dos c:oqus ntr as#oléculas do #io9

Calor

Condu78o de calor ao lon6o de uma )arra9

Condu78o de calor ao lon6o de 60s coninado9

$1 % $2



34

FluLo de Calor na Condu78o

Li d ourirT

L

7$$6!

Cqcond

$1 −⋅

⋅=

•

C é a conduti8idad tér#ica AUB6# @>7D 5Fe a (&&V: '&3$ \%5m ºC:

506ua a (&&V: Y3X L 1&-1 \%5m ºC:

5ar a (&&V: $3G L 1&-$ \%5m ºC:

C d i id d Té i d di ) M i



35

Conduti+idade Térmica de di+ersas su)stMncias



3"

Condu78o - A,lica7<es e conse@^ências

Conorto térmico cor,oral2

Sele78o de materiais ,ara em,re6os es,ec/icos

na indstria 5condutores e isolantes:9

Por qu os i'lus s=ofitos d 'lo<

56elo a &ºC: 13'' \%5m ºC:

c, 56elo a &ºC: $&& %56 ºC:



3&

Con+ec78o

Transmiss8o atra+és da a'ita=o#olcular do #o8i#nto dopróprio #io ou d parts dst#io2

;o+imento de ,art/culas maisener6éticas ,or entre ,art/culasmenos ener6éticas2

o transport d calor típico dos#ios fluidos9

ont ___9ac.illesmaciel9.,69i69com9)r



3,

Da con8c=o natural3 ou li+re3 o scoa#nto do

fluido é indu9ido por foras d #puOo3 @ue +em dedieren7as de densidade causadas ,or +aria78o detem,eratura do luido9

Con+ec78o natural e or7ada

Trans,orte natural de luidos

Con+ec78o natural

C 8 t l d



3/

Da con8c=o forada o fluido é forado a circular

so0r a suprfíci por #ios Otrnos3 como uma)om)a3 um +entilador3 +entos atmoséricos9

Con+ec78o natural e or7ada

Con+ec78o or7ada

Trans,orte or7ado

de luidos



4

luOo d >alor na >on8c=o Li d VWton do Rsfria#ntoT

7$$6!:q scon8 ∞

•

- . é o coeiciente de transerência con+ecti+ade calor ou coeiciente de ,el/cula \%5m$ ºC:U

Xra !



41

Coeiciente de transerênciade calor ,or con+ec78o - .

Procsso : AUB6#2 Y7D

>on8c=o natural

ases

/@uidos

$ E $Y

Y& E 19&&&

>on8c=o forada

ases

/@uidos

$Y E $Y&

Y& E $&9&&&

>on8c=o co# #udana d fas

!)uli78o ou condensa78o $9Y&& E 1&&9&&&

Fonte# Incro,era



42

Con+ec78o - A,lica7<es econse@^ências

Conorto am)iental2

Reri6era78o de circuitos elétricos9



43

Irradia78o ou radia78o térmica

- Toda a matéria @ue se encontra a uma tem,eraturaacima do `ero A)soluto 5& V: irradia ener6iatérmica9

- V=o ncssita d #io #atrial para ocorrr 3,ois a nr'ia é transportada por #io d ondasltro#a'néticas

- mais eiciente @uando ocorre no +0cuo9



44

Radia78o Térmica ou Irradia78o

O d l t éti



45

Ondas eletroma6néticas



4"

Transmiss8o de calor ,or Radia78o

itr a ???? = 1=++ tr a

d76a0sor8ida?

?a

i

a= 7adrflti8id6

?

?r

i

r = 78idadtrans#issi6

?

?t

i

t=



4&

ReleL8o O rfltor prfito 6spl:o idal7+ r 1

A)sor78o

m corpo n'ro 6a0sor8dor prfito7+ a 1 m corpo cin9nto+ a 1

Transmiss8o m corpo transparnt+ t Z 69ro7 m corpo opaco+ t 69ro7

1tr a =

Modlos adotados na radia=o tér#ica



4,

Transmiss8o de calor ,or Radia78o

Li dos Kntrc(#0ios Todo )om a)sor+edor é um )omemissor de radia78o térmica e todo )om reletor é ummau emissor de radia78o térmica9

>orpo n'ro é ta#0é# o #issor idal dradia=o tér#ica 6radiador idal7[[[[

Cor,os !scuros# )ons a)sor+edores e emissores deradia78o térmica9 !L9# uli6em 5a ε &3X:9

Cor,os claros e ,olidos# maus a)sor+edores e emissoresde radia78o térmica9 !L9# ,rata ,olida 5a ε &3&$:9



4/

luOo d calor na Radia=o

Li d Stfan\.olt9#annT

rais76corpos

n'ro76corpon'ro76corpo

rad

m0Lima

rad

T A

@!

T A

@!

⋅σ⋅ε=

=

⋅σ=

=

•

•

! E Poder emissi+o \%m$

U2ε E emissi+idade 5& ε 1:2b E Constante de Stean-Bolt4mann Y3 L 1&-' \%5m$ V:U2T E Tem,eratura a)soluta do cor,o 5V:9



5

luOo d calor transfrido por radia=o

Para a troca de calor ,or radia78o entre duassu,er/cies3 uma dentro da outra3 se,aradas ,or um60s @ue n8o interere na transerência ,or radia78o#

II8i9in:an4aSuprfíci

rad $$!

q

•

Tsu,er/cie E Tem,eratura a)soluta da su,er/cie menor3su,osta mais @uente2T+i4in.an7a E Tem,eratura a)soluta da su,er/cie maior3

su,osta mais ria9

Radia=o $ér#ica !plicas



51

Radia=o $ér#ica \ !plicas

Fonte alternati+a de ener6ia2

Pre+is<es meteorol?6icas )aseiam-se nasemiss<es de inra-+ermel.o ,ro+enientes daterra9

http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.romaenergia.org/images/scuola/image023.gif&imgrefurl=http://www.romaenergia.org/didattica/2001/modulo2opA.asp&h=307&w=265&sz=44&hl=pt-BR&start=10&tbnid=40O8TYfMlM9PDM:&tbnh=117&tbnw=101&prev=/images%3Fq%3D%2527energia%2Bt%25C3%25A9rmica%2522%26svnum%3D10%26hl%3Dpt-BR%26lr%3Dlang_pt%26sa%3DG



52

Processos de Transerência de Calor

$rocador d >alor

;s difrnts #canis#osd troca tér#ica ocorr#si#ultana#nt nas #aisdi8rsas situas



53

Resistência térmica

sist#adotér#icaarsist*nciaé R

tér#icopotncialoé$ ond+ R

$q

!:

$$!:q

⋅

∆

=

1

!C

L

$

L

$!Cq

⋅

∆

=⋅

Condu78o Con+ec78o

;ecanismos Com)inados de



54

;ecanismos Com)inados detranserência de calor

++=−+−+−

=−

=−

=−

Ah Ak

L

AhqT T T T T T

Ah

qT T

Ak

LqT T

Ah

qT T

.

1

..

1.

.

)(

.

.)(

.)(

21

433221

2

43

32

1

21

( )

t R

total T q

R R R

T T

Ah Ak L

Ah

T T q

∆=⇒

++

−

=

++

−

=

321

41

.2

1

..1

1

41



;ecanismos Com)inados detranserência de calor

( )11

TT

RRRR

TT

R

T@

$1

Y1

eisorei

Y1

t

total

+++

−=

+++

−=

∆=

características da Água e parametros de analise

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