Transferência de calor

Módulo 3

Transferência de calor em regime permanente em uma Aleta

O problema deste módulo trata da comparação, em termos de troca térmica, de se utilizar diferentes formas de aleta para uma transferência de calor mais efetiva. Aletas são superfícies utilizadas para a dissipação de calor. Os fenômenos de transferência de calor serão expostos brevemente na seqüência antes de se enunciar o problema.

Primeiramente, podemos falar sobre o calor que recebemos em nosso planeta. De onde vem esta energia? Sem dúvida todos sabemos que vem do Sol. Enquanto que a maioria dos processos de transferência de calor necessitam de matéria para que a troca de calor ocorra, a energia proveniente do sol viaja no vácuo, até atingir a Terra.

O calor chega por radiação, que é um tipo de troca térmica que somente ocorre de uma maneira significativa à altas temperaturas. O mecanismo exato de transferência de calor por radiação não é perfeitamente conhecido. O interessante é que a transferência de calor por radiação é máxima em um vácuo completo. Em termos práticos, na Engenharia, esta forma de calor tem um significado com temperaturas acima (ou por volta) de 500 0C. Entretanto, não veremos neste curso este tipo de transferência de calor.

Imaginemos agora que estamos dentro de um quarto onde uma das paredes recebe uma alta incidência de energia solar. A medida que a luz do sol ilumina a parede, calor é adicionado ao sistema e a parede esquenta. Qual é a maior temperatura?

A face externa da parede recebendo diretamente a luz solar?
Ou será que é a face interna da parede?
Podem ambas estar à mesma temperatura?

Não é necessário pensar muito para saber que a face externa possui a maior temperatura. Existe um gradiente de temperatura entre as faces interna e externa da parede. Este tipo de troca de calor, que geralmente ocorre em sólidos ou, em alguns casos particulares, em líquidos escoando em regime laminar, é chamado de calor de condução. Matematicamente:

Sendo