Atps transferencia de calor

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Transferência de Calor – Prof. Ricardo B. Elias Capítulo 1 – Introdução
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1. Introdução
Transferência de Calor é a ciência que estuda as

características de energia entre corpos materiais causadas por diferença de temperatura. Esta energia transferida é denominada de Calor. A finalidade do estudo datransferência de calor não é apenas explicar como tal fenômeno ocorre, mas também avaliar as taxas em que esta interação ocorre sob condições específicas. A transferência de calor suplementa o 1º e o 2º princípio da termodinâmica, fornecendo regras experimentais adicionais que podem ser empregadas para estabelecer as taxas de transferência de energia. Como definição do fenômeno, atransferência de calor, ou simplesmente calor, é o trânsito de energia provocado por uma diferença de temperatura. Logo, sempre que existir uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios ocorrerá transferência de calor, obrigatoriamente.

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1.1. Processos de Transferência de Calor
A figura 1.1 ilustra diferentes modos de transferência de calor. Quando existe um gradiente de temperatura sólido ocorrerá Condução. Por sua vez, de quando calor a ou é num um de fluido, calor meio a que de estacionário, que pode ser um transferência

denominada

transferência em

ocorre quando

entre uma superfície e um fluidomovimento, a é estiverem diferentes, Convecção. Finalmente, quando superfícies emitem energia na forma de ondas ausência eletromagnéticas, de um na meio temperaturas denominada

estacionário, a transferência de calor é chamada de Radiação Térmica.
Figura 1.1 – Modos de transferência de calor

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1.1.1. Transferência de Calor por Condução
Quando existe um gradiente de temperatura num corpo, a experiência mostra que ocorre uma transferência de energia da região de alta temperatura para a região de baixa temperatura, ou seja, observa-se que o trânsito de calor ocorre das partículas mais energéticas para as partículasmenos energéticas, graças às interações entre elas. Na presença de um gradiente de temperatura, a transferência de energia por condução ocorre na direção da diminuição da temperatura. A figura 1.2 mostra a associação da transferência de calor por condução à difusão da energia provocada pela atividade molecular.

Figura 1.2 – Associação da transferência de calor

Transferência de Calor –Prof. Ricardo B. Elias Capítulo 1 – Introdução
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Na condução, o processo de transferência de calor é quantificado através da Lei de Fourier. No caso de parede plana unidimensional, com distribuição de temperatura T(x) conforme ilustrada pela Fig. 1.3, a equação da taxa exprime-se como:

q′′ = −k xdT dx

(1.1)

Figura 1.3 – Transferência de calor por condução unidimensional

O fluxo de calor q ′′ (W/m2) é a taxa de transferência de calor x na direção x por unidade de área perpendicular à direção do trânsito. A constante de proporcionalidade k é uma propriedade de transporte conhecida por Condutividade Térmica (W/mK) e é característica do material da parede em estudo. A razão dosinal negativo na equação de Fourier é que a direção do aumento da distância x deve ser a direção do fluxo de calor positivo. Como o calor flui do ponto de temperatura mais alta para o de temperatura mais baixa (gradiente negativo), o fluxo só será positivo quando o gradiente for positivo (multiplicado por -1).

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