Atps - fenomenos de transporte ii

DESAFIO 3 – TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO

1 INTRODUÇÃO

A transmissão de calor entre locais diferentes, situados no mesmo meio ou não, é um dos fenômenos físicos mais comuns. Basicamente, ela acontece em três modos distintos:

Condução: Ocorre no interior do meio. O calor passa de um ponto para outro sem movimentação desse meio. É o caso comum da transmissão através de sólidos.

Convecção: O calor se transmite por partículas do meio, que se movimentam de um local para outro. Ocorre com líquidos e gases.

Convecção natural (ou convecção livre) é a que acontece sem ação de agentes externos. O movimento se dá pela diferença de temperatura entre partículas.

Na convecção forçada o movimento é provocado predominantemente pela ação de agentes externos como ventiladores.

Radiação: A transmissão ocorre sem contado físico entre os corpos, através de ondas eletromagnéticas de comprimentos de onda na faixa de 0,75 a 400 μm.

Em muitos casos práticos, a transmissão de calor acontece com a ação simultânea dos três modos citados.

2 Lei de Fourier

Seja J a densidade de corrente de energia (energia por unidade de área e por unidade de tempo), que é estabelecida na barra devido a diferença de temperaturas entre dois pontos da mesma. A lei de Fourier afirma que há uma proporcionalidade entre o fluxo de energia J e o gradiente de temperatura.
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Sendo K uma constante característica do material denominada condutividade térmica.
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Consideremos um elemento da barra de comprimento dx e secção S. A energia que entra no elemento de volume na unidade de tempo é JS, e a que sai é J’S. A energia do elemento varia, na unidade de tempo, de uma quantidade igual a diferença entre o fluxo entra e o fluxo que sai.
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Esta energia, é empregada para mudar a temperatura do elemento. A quantidade de energia absorvida ou cedida (na unidade de tempo) pelo elemento é igual ao produto da massa deste elemento pelo calor específico e pela variação de