Trancicão De Calor

1ª parte - transmissão de calor

INTRODUÇÃO

Estudar os modos de transferência de calor é importante para entender a análise termodinâmica através dos modos de transferências de calor e através do desenvolvimento de relações para calcular taxas de transferências de calor, bem como as equações das taxas que determinam a quantidade de energia sendo transferida por unidade de tempo. Mas o que é transferência de calor?

Transferência de calor (ou calor) é a energia térmica em trânsito devido a uma diferença de temperaturas no espaço.

Haverá necessariamente uma transferência de calor sempre que existir uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios.

Existe três modos de transferências de calor de um meio para o outro, sendo eles: condução, convecção e radiação térmica.

1) Transmissão por condução:

A condução consiste em quando existe um gradiente de temperatura em um meio estacionário, que pode ser um sólido ou um fluido, para referirmos à transferência de calor que ocorrerá através do meio, usamos o termo condução.

As atividades atômicas e moleculares regem este modo de transferência de calor. A condução pode ser vista como a transferência de energia das partículas mais energéticas para as menos energéticas de uma substância devido às interações entre as partículas.

Explica-se mais facilmente o mecanismo físico desse processo de condução através da consideração de um gás e suas ideias adquiridas no estudo da termodinâmica. A energia das moléculas está relacionada ao movimento de translação aleatório, assim como os movimentos internos de rotação e de vibração das moléculas. Sendo assim, temperaturas mais altas estão associadas às energias moleculares mais altas. Na presença de um gradiente de temperatura, transferência de energia por condução deve, então, ocorrer na direção da diminuição de temperatura.

Em termos de equações de taxas apropriadas,é possível quantificar processos de transferência de calor. Essas equações são usadas para calcular a quantidade de energia sendo transferida por unidade de tempo. Para a condução, a equação da taxa é conhecida como lei de Fourier

Em relação a figura, com a distribuição de temperatura T(x), a equação da taxa é representada da forma:

Outro exemplo de transferência de calor é a transferência por convecção, que consiste no processo de transmissão do calor, nos líquidos ou nos gases, por efeito das camadas aquecidas que se chamam correntes de convecção.

No caso dos meios materiais fluídos (líquidos e gases), o aquecimento (ou resfriamento) de qualquer parte do fluído causa uma diminuição (ou aumento) localizada da sua densidade. Devido à mobilidade das moléculas nesses meios, esta variação de densidade faz com que ela se movimente dentro do sistema. No caso de ser aquecida a molécula fica “mais leve” e sobe; o inverso ocorre no caso de ser resfriada. Se uma parte do fluído sobe, outra parte terá de descer, provocando correntes que o “misturam” o fluído, aumentando a transferência