introdução a ciências térmicas

Introdução as Ciências Térmicas

Sistemas Térmicos Professor: Daniel Padilha Setti

Introdução

• Termodinâmica

• Estudo das transformações da energia associada com

matéria ou volume

• Energia pode ser absorvida ou liberada pelo sistema

• A primeira lei da termodinâmica é um enunciado da

conservação de energia

• Relacionamento entre as várias grandezas físicas

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Mecânica dos Fluidos • Transporte de energia

• Sistema de aquecimento de água ou ar

• Fluido é definido que se deforma continuamente

• Fluido como líquido

• Fluido como gás

• Combinação de líquido e gás

• Fluido fornece um meio para o transporte de energia,

requer um gasto de energia

• O projeto das superfícies por onde o fluido vai escoar

• Minimizar a quantidade de energia requerida para transportar o

fluido entre duas localizações

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• Propriedade dos fluidos

• Densidade – massa do fluido por unidade de volume

• Pressão de vapor – pressão na qual o líquido evapora está

em equilíbrio com o seu próprio vapor

• Tensão superficial – atração molecular em um líquido

próximo de uma superfície ou outro fluido

• Velocidade do som – velocidade na qual a onda acústica se

movimenta no fluido

Mecânica dos Fluidos

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Transferência de calor

• Transferência de uma determinada forma de energia

• Duas substâncias à temperatura diferentes colocadas em contato

• Se uma diferença de temperatura está presente, existe um fluxo

de energia

• Quando a transferência de energia é o resultado de apenas uma

diferença de temperatura, sem trabalho, a transferência de

energia recebe o nome de transferência de calor

• Transferência de energia entre sólidos e fluidos ou em

combinações

• Categorias para classificar a transferência de calor

• Condução, convecção e radiação

Transferência de calor • Condução de Calor

• Transferência de energia através de uma substância

• Sólido ou fluido

– Difusão de calor ou energia, gradiente de temperatura

– Transferência de energia de dentro do fluido devido ao movimento do fluido

– Em metais esse mecanismo é acelerado pelos elétrons livres, quando

excitados, afastam-se da face mais aquecida

• O diamante, é um isolante elétrico mas é capaz de conduzir calor mais

eficientemente que a prata e o cobre

• Sólidos não metálicos, o mecanismo básico de condução está associado ás

vibrações das estruturas eletrônicas

• Os materiais conhecidos como isolantes, as moléculas vibram, não

transmitem energia tão eficiente , os vazios contém ar

• Condução de Calor

• Condutor anisotrópico e homogêneo

• O valor medido da K depende da orientação da amostra, das

propriedades termodinâmicas, mas independe do ponto onde é

realizada a medição

• Condutor isotrópico e homogêneo

• A T pode alterar significativamente o valor de k

• O valor da condutibilidade térmica pode diferenciar os materiais

bons e maus condutores



• Convecção de Calor

• Transferência de energia do fluido para superfície sólida

• Difusão de energia do fluido devido a presença de

gradiente de temperatura dentro do fluido

• Transferência de energia de dentro do fluido devido ao

movimento do fluido de uma posição para outra

• Escoamento interno

• Muitos fatores devem ser levados em consideração

para alcançar esse objetivo



• Propriedades dos fluidos

• Densidade, condutibilidade térmica, viscosidade

dinâmica e calor específico

• O fluido sobre uma mudança de fase, o calor

lentamente é importante



• Onde colocar o termômetro

• A temperatura próximo a peça quente será

consideravelmente maior, que a temperatura longe

dela

• Medição em um ponto longe da peça, podemos

considerar uma temperatura do fluido


• Radiação Térmica

• Uma superfície real depende das características da

superfície

• Polimento (rugosidade), oxidação (limpeza)...

• A radiação térmica de superfície real, será menor que a

do corpo negro

• Taxa de transferência de calor que deixa a superfície do

corpo

• Taxa de transferência de calor que penetra na

superfície

Transferência de calor • Radiação Térmica

• Corpo negro

• Superfície é um absorvedor ideal de radiação incidente,

independente do comprimento de onda

• Irradiação

• A taxa na qual a radiação atinge a superfície

• Absortividade

• Fração da radiação incidente que é absorvida pela superfície

• Refletividade

• É a fração da radiação total incidida e refletida pela superfície

• Reflexão especular – o ângulo de incidência igual reflexão

• Reflexão difusa – o ângulo de reflexão uniformemente

distribuída em todas as direções


• Radiação Térmica

• Transmissividade

• Fração da radiação total incidente que é transmitida através

de m corpo

• Emissividade

• Quantidade de energia irradiada pela superfície

• Corpo cinzento

• Emissividade e Absortividade da sua superfície são

independente do comprimento de onda

introdução a ciências térmicas

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