Atividade – Transferência de Calor – Capítulo 2 Incropera – 7ª Edição

INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA – CAMPUS JOINVILLE CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA

DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Atividade – Transferência de Calor – Capítulo 2 Incropera – 7ª Edição

1) Na formulação geral da lei de Fourier (aplicável em qualquer geometria), quais são as grandezas vetoriais e as escalares? Por que há um sinal de menos no lado direito desta equação?

q”x: Taxa de transferência de ca calor na direção X (grandeza vetorial)

k: Condutividade térmica (Grandeza vetorial)

T: Temperatura (Grandeza escalar)

L: Epessura (Grandeza escalar)

O k é negativo, pois o calor é transferido no sentido da temperatura decresecnte.

2) O que é uma superfície isotérmica? O que pode ser dito sobre o fluxo térmico em qualquer local desta superfície?

Superfície isotérmica é uma sperfície de temperatura constante formada por elementos que possuem a mesma temperatura. O fluxo térmico será sempre normal há uma superfície isotérmica, independente do ponto.

3) Qual forma a lei de Fourier assume em cada direção ortogonal dos sistemas de coordenadas cartesiano, cilíndrico e esférico? Em cada caso, quais são as unidades do gradiente de temperatura? Você pode escrever de cabeça cada equação?

Cartesiano

Cilíndrico

Esférico

O gradiente de temperatura na lei de Fourier deve ter unidades de K/m. Por esse motivo, ao determinar o gradiente para uma coordenada angular, ele deve estar expresso em termos de uma variação diferencial de comprimento do arco.

4) Uma propriedade da matéria importante é definida pela lei de Fourier. Qual é ela? Qual é seu

significado físico? Quais são suas unidades?

A lei de Fourier é uma expressão que define uma importante propriedade dos materiais, a condutividade térmica. Ela fornece uma indicação da taxa na qual a energia é transferida pelo processo de difusão. Suas unidades são: W/(m*k)

5) O que é um material isotrópico?

Define-se por material isotrópico, quando suas propriedades mecânicas são as mesmas em todas as direções.

6) Por que geralmente a condutividade térmica de um sólido é maior do que a de um líquido? Por que a condutividade térmica de um líquido é maior do que a de um gás?

Isso geralmente ocorre, pois na maioria das vezes existe uma diferença no espaçamento intermolecular nos difrentes tipos de estado da matéria.

7) Por que geralmente a condutividade térmica de um sólido condutor elétrico é maior do que a de um não condutor?

Isso se deve ao caso de que em um sólido condutor elétrico existem elétrons livres, que por sua vez contribuem para a consutividade térmica. Já em materiais não condutores isto não ocorre.

8) É a condutividade térmica efetiva de um