A UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CÂMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CÂMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

JORDANA BARBOSA TELES

TRANSPORTE DE CALOR

PALMAS-TO 2019

1. INTRODUÇÃO

O calor é um tipo de energia que pode ser transferida de um corpo para quando se tem uma diferença de temperatura entre eles, sempre sendo transferida do corpo com maior temperatura para o com menos. A transferência de calor pode ocorrer das seguintes maneiras:

• Radiação ou irradiação

A transmissão por radiação ou irradiação transporta energia térmica, podendo se propagar no vácuo, ou seja, na ausência de matéria. Na radiação a propagação da energia pode se dá no vácuo, ou seja, na ausência de matéria. A propagação se dá por meio de ondas eletromagnéticas, principalmente as ondas infravermelhas. Todo corpo emite radiação térmica sendo proporcional a sua temperatura. Quando um corpo é atingido por uma irradiação e calor, ocorrem três fenômenos: a) uma parte do calor é absorvida, b) uma parte é refletida e c) outra parte é transmitida através do corpo.

• Condução

A condução é o processo de propagação de calor que se dá por transferência de energia entre as partículas, desse modo, ela necessita de um meio para ocorrer. Esse processo pode ser observado quando se aquece uma das extremidades de uma barra metálica. No início ao tocar a extremidade da barra que está distante da fonte de aquecimento, percebe-se que ela está fria, mas após um período sente-se que ela também está aquecendo. Isso ocorre porque há uma transferência de calor entre as partículas da barra. As moléculas mais próximas da fonte de aquecimento recebem energia e agitam-se com maior intensidade, essa agitação provoca colisões com outras moléculas próximas. Esse processo propaga-se por meio de toda a barra explicando o porquê a extremidade distante da fonte de calor também se aquece.

[pic 1]

Condução de calor por uma barra

• Convecção

Para que ocorra a convecção é necessária à existência de um meio de propagação, geralmente um fluido (líquido ou gasoso). Esse processo de propagação de calor acontece devido ao surgimento de correntes de convecção nos fluidos. As correntes de convecção surgem pela diferença de densidade das partículas no fluido. Normalmente as partículas mais aquecidas são menos densas e tendem a subir, já as partículas mais frias são mais densas e tendem a fazer o movimento contrário.

[pic 2]

Correntes de convecção no aquecimento da água

1. DESENVOLVIMENTO

2.1 Transferência de Calor

Quando dois corpos possuem temperaturas diferentes entram em contato um com o outro eles vão tender naturalmente para o equilíbrio térmico por meio de um a transferência de energia térmica, num processo designado por Transferência de Calor. Sendo que esse processo só ocorre se houver uma diferença de temperatura. Não ocorrendo mudança de estado físico, a variação de energia interna sofrida por um corpo, de massa m, é igual ao calor transferido (Q) e pode ser estimada pela variação de temperatura ocorrida (ΔT), conhecido o seu calor específico, [pic 3], como transcrito de uma forma simplista pela eq. 1. Havendo mudança de estado, a temperatura mantém-se constante, por exemplo na evaporação de uma massa m de um líquido, e o calor associado é calculado com recurso à eq. 2, onde ΔHvap é a entalpia específica de vaporização (obtida por subtração da entalpia do líquido à entalpia do gás).

[pic 4]      (1)

[pic 5]          (2)

2.2 Condução de Calor

A condução de calor é regida pela Lei de Fourier:

[pic 6]

[pic 7]

Onde:

A: área perpendicular ao fluxo de calor [pic 8]

T: temperatura

A constante de proporcionalidade α é a condutividade ou condutibilidade térmica do material, k, ou seja:

[pic 9]

Sendo que a condutividade térmica k é uma propriedade de transporte do material, variando de um para o outro.

A necessidade do valor (-) na expressão é dada a seguinte distribuição de temperatura.

Para [pic 10]