Engenharia civil

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TRANSFERENCIA DE CALOR
Diego Henrique Oliveira(1); Elcides Rodrigues da Silva (2)

(1) Graduando em Diego Henrique Oliveira do Centro Universitário de Patos de Minas - UNIPAM.
(2) Professor do curso de Elcides Rodrigues da Silva do Centro Universitário de Patos de Minas – UNIPAM.

INTRODUÇÃO

O estudo de transferência de calor pode ser considerado como uma continuidade do estudo datermodinâmica, sendo que esta última está apenas interessada nos estágios iniciais e finais das interações das trocas de energia de um sistema com sua vizinhança (trabalho e calor). Enquanto no estudo de transferência de calor são vistos os modos e suas respectivas taxas.
Sempre que houver um gradiente de temperatura em um meio, ou entre meios, haverá transferência de calor, que consisteno fluxo de energia térmica da maior para a menor temperatura, por três modos: condução; convecção; e radiação.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO
A condução ocorre dentro de uma substância ou entre substâncias que estão em contato físico direto. Na condução a energia cinética dos átomos e moléculas (isto é, o calor) é transferida por colisões entre átomos e moléculas vizinhas. O calorflui das temperaturas mais altas (moléculas com maior energia cinética) para as temperaturas mais baixas (moléculas com menor energia cinética). A capacidade das substâncias para conduzir calor (condutividade) varia consideravelmente. Via de regra, sólidos são melhores condutores que líquidos e líquidos são melhores condutores que gases. Num extremo, metais são excelentes condutores de calor e nooutro extremo, o ar é um péssimo condutor de calor. Consequentemente, a condução só é importante entre a superfície da Terra e o ar diretamente em contato com a superfície. Como meio de transferência de calor para a atmosfera como um todo a condução é o menos significativo e pode ser omitido na maioria dos fenômenos meteorológicos
Em um meio sólido a condução ocorre por ondas naestrutura de retículos induzidas pelo movimento atômico. Em um não condutor elétrico, a transferência de energia térmica ocorre exclusivamente através dessas ondas; em um condutor, a transferência também ocorre em função do movimento de translação dos elétrons livres.
A equação da taxa para transferência de calor por condução é conhecida como Lei de Fourier e foi obtida através defenômenos observados e para uma parede plana unidimensional, pode ser apresentada como:

Onde:
q – taxa de transferência de calor (W/m²)
k– condutividade térmica (W/(m.K)) e é uma característica do material da parede
dT/dx – gradiente de temperatura
- o sinal negativo é devido o fato do calor ser transferido na direção da menor temperatura

Em condições de estado estacionário e com adistribuição de temperaturas linear, o fluxo térmico pode ser representado como:

A equação acima fornece o fluxo térmico, ou seja, a transferência de calor por unidade de área, a taxa de transferência por condução qx (W), através de uma parede plana de área A será q x=qx' '⋅A.

Aplicação de condução:

* Uso de gelo para resfriar bebidas no copo.
* Aquecimento de metais no fogo.
*Utilizar luvas para segurar objetos muito quentes ou muito frios nos protege impedindo a troca de calor por contato (que nada mais é do que a condução térmica)

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCÇÃO

A transferência de calor ocorre por convecção quando há um fluido em movimento sobre uma superfície e amos estão com diferentes temperaturas.
Dois mecanismos físicos se sobrepõem nesse modo detransferência. O movimento molecular aleatório (difusão) que predomina na região de contato com a superfície, e o movimento global ou macroscópico do fluido.
O escoamento do fluido sobre a superfície forma uma camada-limite hidrodinâmica onde a velocidade varia de zero até uma velocidade finita, e no caso de uma diferença de temperatura, forma-se também uma camada-limite térmica....
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