TRansferencia de calor

Mecanismos de transferência de calor

Introdução:

A propagação de calor pode se verificar através de três processos diferentes : condução, convecção e radiação.
Independente do processo , o calor sempre se propaga de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura.

Para os três modos de propagação, definimos a grandeza fluxo de calor (Φ).

Condução Térmica

O calor é transmitido através da agitação molecular e dos choques entre as moléculas.
Esse processo de transferência de calor ocorre em sólidos.

Lei da Condução térmica ( Lei de Fourier ) :

Em regime estacionário, o fluxo de calor por condução em um material homogêneo é diretamente proporcional à área de seção transversal atravessada e à diferença de temperatura entre os extremos, e inversamente proporcional à espessura da camada considerada.

- = fluxo de calor
- K = constante denominada coeficiente de condutibilidade térmica
- A = Área de seção transversal
- ΔT ( T2 – T1) = diferença entre as temperaturas
- e = espessura

Exemplo :

Uma barra de alumínio (K = 0,5 cal/s.cm.ºC) está em contato numa extremidade com gelo em fusão e na outra com vapor de água em ebulição sob pressão normal. Seu comprimento é 25 cm e a secção transversal tem 5 cm2 de área. Sendo a barra isolada lateralmente e dados os calores latentes de fusão do gelo e de vaporização da água
(L F = 80 cal/g, LV = 540 cal/g) determine:
a) A massa de gelo que se funde em meia hora;
b) A massa de vapor que se condensa no mesmo tempo. Dados do problema • comprimento da barra: e = 25 cm;
• área da barra: A = 5 cm 2;
• coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio: K = 0,5 cal/s.cm.ºC;
• temperatura da água em ebulição: t e = 100 ºC;
• temperatura do gelo em fusão: t f = 0 ºC;
• calor latente de fusão do gelo: L F = 80 cal/g;
• calor latente vaporização da água: L V = 540 cal/g. Solução

Em primeiro lugar vamos calcular o fluxo de calor através da