Física II. Capítulo 03 Transferência de Calor. Técnico em Edificações (PROEJA) Prof. Márcio T. de Castro 17/05/2017

Transcrição

1 Física II Capítulo 03 Transferência de Calor Técnico em Edificações (PROEJA) 17/05/2017 Prof. Márcio T. de Castro

2 Parte I 2

3 Quantidade de Calor Quantidade de Calor (Q): energia térmica em trânsito entre dois corpos de diferentes temperaturas. Unidade (SI): joule (J). Unidade (Usual): caloria. 1 cal = 4,186 J 3

4 Capacidade Térmica Capacidade Térmica (C): quantidade de calor Qque um corpo (ou sistema) absorve para uma dada variação de sua temperatura T. Unidade (SI): J/K. = 4

5 Calor Específico Calor Específico (c): quantidade de calor necessário para elevar um grau a temperatura de um componente, por unidade de massa. c = C m Unidade (SI): J/kg.K. Unidade (Usual): cal/g C. 5

6 Calor Específico 6

7 Calor Específico e Temperatura Ambiente Calor Específico: quanto maior o calor específico de uma substância, menos ela se aquece ao receber uma certa quantidade de calor. 7

8 Calor Sensível Calor Sensível: calor que, recebido ou cedido por um corpo, provoca nele uma variação de temperatura. Q= mc T Q= quantidade de calor (absorvida ou liberada) m = massa c = calor específico T = variação de temperatura 8

9 Equação Fundamental da Calorimetria 9

10 Estados Físicos Fundamentais Sólido: caracterizado pelo fato de as partículas da substância não terem grande liberdade de movimentação, possuindo volume e forma bem definidos Líquido: há maior liberdade de agitação das partículas da substância, mas elas ainda apresentam uma coesão considerável, possuindo volume bem definido, porém forma variável. Gasoso: as partículas da substância estão afastadas umas das outras o suficiente para que as forças de coesão entre elas sejam muito fracas, não possuindo nem forma nem volume definidos. 10

11 Mudança de Estados Físicos 11

12 Calor Sensível Calor Latente (L): calor que provoca mudança de estado físico na substância sem variar a temperatura. Q= m L Q= quantidade de calor m = massa L = calor latente 12

13 Calor Sensível Exemplo: calcule a quantidade de calor necessária para transformar 200 g de gelo a 0 C em água líquida a 0 C (calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g). 13

14 Gradiente de Temperatura Fluxo de Calor (ф): taxa de transferência de calor. Unidade (SI): joule por segundo (J/s). Gradiente de Temperatura: quanto maior a diferença de temperatura, maior o fluxo de calor. Q φ = t 14

15 Parte II 15

16 Mecanismos de Transferência de Calor Condução Convecção Radiação 16

17 Condução Condução: processo na qual a energia térmica passa de partícula para partícula do meio. 17

18 Condução Condutividade Térmica: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por unidade de gradiente de temperatura. Material Condutividade térmica (W/m K) Cobre 385 Alumínio 205 Ferro 79,5 Gelo 1,7 Concreto 0,8 Vidro 0,8 Tijolo 0,6 Madeira 0,12-0,04 18

19 Convecção Convecção: processo no qual a energia térmica muda de local, acompanhando o deslocamento do próprio material aquecido. 19

20 Convecção Convecção e o Corpo Humano: as massas de ar são aquecidas em virtude do contato com a pele, permitindo a perda de energia do corpo e o ar mais quente torna-se mais leve e sobe enquanto o ar mais frio desce. 20

21 Convecção Vestimenta: impõe uma resistência térmica entre o corpo e o meio, representando uma barreira para as trocas de calor por convecção. 21

22 Radiação Radiação: processo de transferência de energia por meio de ondas eletromagnéticas. 22

23 Radiação Ondas Eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio material para se propagar, elas podem se propagar tanto no vácuo (ausência de matéria) como também em certos tipos de materiais. 23

24 Radiação Radiação Solar: transferência de calor por radiação nas edificações. 24

25 Radiação Radiação Solar Direta: parcela que atinge diretamente a Terra. Radiação Solar Difusa: após penetração na atmosfera, sofre interferências no seu trajeto. 25

26 Radiação Interceptação da Radiação Solar: a vegetação pode interceptar entre 60% a 90% da radiação solar, causando uma redução substancial da temperatura do solo. 26

27 Efeito Estufa Efeito Estufa: gases presentes na atmosfera bloqueiam a radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra ao mesmo tempo que deixam passar a luz visível proveniente do Sol. 27

28 Radiação Corpo Negro: corpos que absorvem toda radiação térmica incidente e emitem radiação térmica dependente da temperatura de sua cavidade externa. 28

29 Emissividade Emissividade: capacidade de absorver e emitir a radiação infravermelha. Material Emissividade Alumínio polido 0,05 Amianto 0,96 Areia 0,90 Cobre polido 0,01 Concreto 0,94 Ferro polido 0,23 Tijolo comum 0,85 Tinta a óleo 0,94 Vidro 0,92 Maior emissividade: maior capacidade de absorver e emitir a radiação. Menor emissividade: maior capacidade de refletir a radiação. 29

30 Modos Combinados de Transmissão de Calor Transferência de Calor em Edificações: 30

31 Modos Combinados de Transmissão de Calor Trocas Térmicas entre o Corpo e o Ambiente: 31

32 Coletor Solar Coletor Solar: a luz solar atravessa a placa de vidro e aquece a chapa metálica que é pintada de negro para aumentar a absorção da luz. 32