CONDUÇÃO TÉRMICA. Condução é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica passa de partícula para partícula de um meio.

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1 PROPAGAÇÃO DE CALOR

2 CONDUÇÃO TÉRMICA Condução é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica passa de partícula para partícula de um meio.

3 FLUXO DE CALOR (Φ) LEI DE FOURIER Q t (θ 1 > θ 2 ) Unidade de φ: J/s = W (S.I.) Unidades usuais: cal/s, cal/min

4 LEI DE FOURIER: A 1 ka A k: Coeficiente de condutibilidade térmica

5 LEI DE FOURIER: Os maiores valores do coeficiente k pertencem aos metais, que são os melhores condutores de energia térmica. Os menores valores de k ficam para os isolantes térmicos, como a lã, a cortiça, a madeira, os gases em geral e outros. ka Unidade de k: W/m. C (S.I.) Unidade usual: cal/s.cm. C k condutores >> k isolantes (Isolante Ideal: k = 0) Material k (cal/s.cm. C) Ar 5, Madeira Alumínio 4, Prata 1,01

6 LEI DE FOURIER: Inicialmente, as diversas seções da barra apresentam temperatura variável. Decorrido certo intervalo de tempo, entretanto, essas seções assumem temperaturas constantes, mas diferentes entre si. Em tal situação, atingiu-se um equilíbrio e o fluxo de calor dá-se em regime estacionário ( φ = cte). Nesse caso, a temperatura ao longo da barra obedece ao gráfico representado a seguir:

7 EXEMPLO: Uma barra de alumínio de 50 cm de comprimento e área de seção transversal de 5 cm 2 tem uma de suas extremidades em contato térmico com uma câmara de vapor de água em ebulição (100 C). A outra extremidade está imersa em uma cuba que contém uma mistura bifásica de gelo fundente (0 C): A pressão atmosférica local é normal. Sabendo que o coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio vale 0,5 cal/s cm C, calcule: a) a intensidade da corrente térmica através da barra, depois de estabelecido o regime permanente; b) a temperatura numa seção transversal da barra, situada a 40 cm da extremidade mais quente.

8 EXEMPLO: Do enunciado, temos que: k = 0,5 cal/s cm C A = 5 cm 2 Δθ = 100 C 0 C = 100 C L = 50 cm a) ka 0, cal/s

9 EXEMPLO: b) Regime estacionário: φ = cte. A B C ka A B 0,55(100 ) C

10 EXEMPLO: Ou: b) Regime estacionário: φ = cte. A B C cte AB k A (100 ) AB BC k A ( 0) BC 20C

11 CONVECÇÃO TÉRMICA Convecção é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica muda de local, acompanhando o deslocamento do próprio fluido.

12 A convecção ocorre em fluidos.

13 REFRIGERADORES DOMÉSTICOS E AR CONDICIONADO Ar Quente Ar Frio

14 BRISAS MARINHAS Brisa Marítima Brisa Terrestre

15 INVERSÃO TÉRMICA

16 IRRADIAÇÃO OU RADIAÇÃO É o processo de propagação de energia através de ondas eletromagnéticas. A energia emitida por um corpo (energia radiante) se propaga até outro através do espaço que os separa. Ao serem absorvidas, a energia transportada por essas ondas se transforma em energia térmica.

17 Onda Eletromagnética Constituída por dois campos variáveis no tempo, Elétrico e Magnético, que se propagam. Essa propagação pode ocorrer no vácuo e em determinados meios materiais.

18 Espectro Eletromagnético Todas as ondas eletromagnéticas transportam energia, mas apenas as correspondentes à faixa do infravermelho são chamadas de ondas de calor.

19 Garrafa Térmica (Vaso de Dewar) A garrafa térmica é um dispositivo cuja finalidade principal é manter constante, por um maior intervalo de tempo, a temperatura de seu conteúdo. As paredes desse sistema são praticamente adiabáticas. Vácuo entre as paredes internas: Diminuição da troca de calor por condução. Paredes internas espelhadas: Diminuição da troca de calor por radiação. Tampa: Impedimento das trocas de calor por convecção.

20 Todos os corpos estão, constantemente, emitindo e absorvendo calor. Um corpo que é um bom absorvedor de calor (mau refletor), também é um bom emissor de calor. Um corpo que é um mau absorvedor de calor (bom refletor), também é um mau emissor de calor. A temperatura de um corpo aumenta (Δθ > 0): Taxa de Absorção de calor > Taxa de Emissão. A temperatura de um corpo diminui (Δθ < 0): Taxa de Absorção de calor < Taxa de Emissão.

21 Absorvedor e Emissor ideal: Corpo negro Corpos negros são bons absorvedores e corpos claros são bons refletores de calor. Coletor solar

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