Transferencia De Calor

Segue o trabalho.

Condução

É o processo de transferência de energia através de um meio material, sem transporte de matéria. a energia térmica se propaga de partícula para partícula do meio. Ocorre principalmente nos materiais sólidos.

O modelo que relaciona a temperatura com o movimento das partículas pode ser usado para explicar a condução de calor através de um corpo. A medida que recebem calor, os átomos ou moléculas do corpo vibram mais intensamente e a energia cinética dessas partículas é transferida sucessivamente de uma partícula para outra, essa transferência de energia cinética é a propagação de calor.

Como o calor se propaga de partícula para partícula, corpos mais densos, com maior número de partícula por unidade de volume, especialmente partículas livres, são bons condutores. Isto explica por que os metais são bons condutores. Pelo mesmo motivo, os líquidos e gases não são bons condutores de calor.

Os materiais em que a condução térmica praticamente não ocorre são chamados isolantes térmicos, por exemplo, a madeira e o isopor.

Observe abaixo, existem materiais e seus respectivos coeficientes de condutividade :

Substância | Condutividade ( W/m.K) |

Prata* | 430 |

Cobre* | 400 |

Ouro* | 310 |

Alumínio* | 240 |

Ferro* | 80 |

Chumbo* | 35 |

Gelo** | 2 |

Concreto** | 0,8 |

Vidro** | 0,8 |

Borracha** | 0,2 |

Madeira** | 0,08 |

Água*** | 0,6 |

Ar*** | 0,023 |

* A 25 ºC - ** Valores médios aproximados - *** A 20oC.

* Condução é a transferência de calor pelo mecanismo de difusão, sem o transporte das moléculas; é o mecanismo de transferência de calor característico de corpos sólidos.

Convecção

A convecção é a forma de transmissão do calor que ocorre principalmente nos fluidos (líquidos e gases). Diferentemente da condução onde o calor é transmitido de átomo a átomo sucessivamente, na convecção a propagação do calor se dá através do movimento do fluido envolvendo transporte de matéria.

A descrição e explicação desse processo é simples: quando uma certa massa de um fluido é aquecida suas moléculas passam a mover-se mais rapidamente, afastando-se, em média, uma das outras. Como o volume ocupado por essa massa fluida aumenta, a mesma torna-se menos densa. A tendência dessa massa menos densa no interior do fluido como um todo é sofrer um movimento de ascensão ocupando o lugar das massas do fluido que estão a uma temperatura inferior. A parte do fluido mais fria (mais densa) move-se para baixo tomando o lugar que antes era ocupado pela parte do fluido anteriormente aquecido. Esse processo se repete inúmeras vezes enquanto o aquecimento é mantido dando origem as chamadas correntes de convecção. São as correntes de convecção que mantêm o fluido em circulação. Este processo está ilustrado na figura abaixo.

Nos fluidos (estados líquido e gasoso), as moléculas não apresentam uma ligação

entre si, não estão rigidamente presas, como nos sólidos. Ou seja, as moléculas podem mudar livremente de lugar no espaço.

Então, por exemplo, moléculas de um fluido que entrem em contato com uma

superfície sólida aquecida, recebem energia térmica por difusão, isto é, pelo choque entre as moléculas mais superficiais da superfície sólida e as moléculas do fluido coladas à superfície. Porém, como elas são livres para se movimentar (movimento do fluido), ao se deslocarem elas "carregam" consigo a energia térmica adquirida. Ao mesmo tempo, novas moléculas de fluido irão entrar em contato com a superfície sólida, aquecendo-se e reiniciando o processo.

O ar, em contato com a estufa ou com o aquecedor de ar, recebe calor por difusão e aquece-se. Ao aquecer-se, dilata-se e, por isso, fica menos denso (mais leve). Desta forma, adquire um movimento ascendente,

subindo, enquanto o ar do restante da sala, mais frio (e por isto mais denso), adquire movimento descendente. Todavia, à medida que sobe, o ar mais aquecido entra em contato com o ar em temperatura inferior, e com as paredes, também mais frias, transferindo calor e,por isto, aumentando a sua densidade, pelo que acaba adquirindo um movimento descendente. Ao descer, entrará novamente em contato com a estufa ou aquecedor, criando assim uma movimentação constante do ar, denominada corrente de convecção.

Radiação

A transmissão de energia através do espaço é chamada radiação. Este processo de transmissão do calor não depende da presença de um meio material, podendo ocorrer através do vácuo. A energia solar, por exemplo, chega até nós dessa forma.

A energia transmitida deste modo é denominada energia radiante e apresenta-se na forma de ondas eletromagnéticas, assim como as ondas de rádio, as microondas, a luz visível, a radiação ultravioleta (UV), os raios X e os raios gama. Essas formas de energia radiante estão classificadas por ordem de comprimento de onda (ou de frequência) constituindo o espectro eletromagnético.

A transferência de calor por radiação geralmente envolve a faixa do espectro conhecida por infravermelho (IV). Qualquer objeto libera energia radiante. Objetos a uma maior temperatura liberam mais energia radiante que objetos a uma menor temperatura.

As qualidades físicas de um objeto determinam a capacidade do mesmo absorver ou refletir radiação. Via de regra, superfícies rugosas e, ou, opacas são bons absorvedores de calor radiante, sendo portanto, facilmente aquecidos por radiação. Superfícies lisas e polidas são usualmente bons refletores de modo que não permanecem eficientemente aquecidas. Objetos que são bons absorvedores, freqüentemente são bons emissores. Objetos que são bons refletores, freqüentemente são pobres emissores. Da mesma forma objetos de cor escura absorvem melhor a energia radiante do que objetos de cor clara.