Transferencia de calor

Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos - IFSC

FCM 208 Física (Arquitetura)
Calor, energia e transferência de calor

Prof. Dr. José Pedro Donoso

Escalas de Temperatura

Transformação de graus Celsius a Fahrenheit: T( oC) = 0.556×[T(oF) – 32] Conversão graus Kelvin T(Kelvin) = T( oC) + 273

Processos de Transferência de Calor

O calor passa de um lugar para outro por: 1 - condução: trânsferência de calor que ocorre através do meio. 2 - convecção: transferência de calor que ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento (o vento, por exemplo). 3 - radiação térmica: toda superfície a uma temperatura maior que zero Kelvin, emite energia na forma de ondas eletromagnéticas.

Exemplo: Processos de transferência de calor numa garrafa térmica com café quente

Incropera & DeWitt Fundamentos de transferência de calor e de massa Editora LTC

Transferência de calor por condução
A taxa de transmissão de calor (∆Q/∆t) através de uma camada de espessura d de um material é proporcional a área A, e a diferença de temperatura entre as duas faces ∆T:

 ∆Q  kA∆T  = d  ∆t 
K: condutividade térmica do material [W/m-K]

Valores típicos: cobre: k = 393 W/m-K; tijolo: 0.69; vidro: 0.78; madeira de pinho ∼0.13; cimento 0.29; argamassa: 1.16; concreto: 1.37; chapa cimento amianto: 0.74; Insulex: 0.064; lâ de vidro 0.038 W/m-K.

Na construção civil costuma-se utilizar o conceito de resistência térmica: R = d/k Quando há várias camadas da mesma superfície A, a resistência vale R = R1 + R2 + R3 +…. Neste caso, a taxa de perda de calor é:

 ∆Q  A∆T  = R  ∆t 

Aplicações
1- Em julho de 1988 a temperatura atingiu –10 oC no Rio Grande do Sul. (a) Calcule a que taxa perde calor uma parede de tijolo de 6 m × 4 m e 13 cm de espessura. A temperatura interna é de 23 oC. Condutividade térmica do tijolo, k = 0.74 W/m-K. (b) Calcule a taxa de perda de calor através de uma janela de vidro de 2.60 × 1.80 m2 de área e 3 mm de