Calorimetria - Propagação do Calor: teoria e exercícios

Propagação de calor - aula e exercícios

1. PROPAGAÇÃO DO CALOR

2. 2
PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA DE
CALOR
Condução
Convecção
Radiação térmica
Condução
Convecção Radiação térmica

4. 1.Conduçãotérmica
Éapropagaçãodecaloremqueaenergiatérmicapassadepartícula
parapartícula,semtransportedematéria.Ocorreprincipalmentenos
metais(condutorestérmicos).
Exemplos de isolantes térmicos:
água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc.

5. 1.Conduçãotérmica
Aplicaçõesdeisolantestérmicos:
Exemplo1:
Os iglus, embora feitos de
gelo, impedem a condução de calor para
o meio externo. Elevando, assim sua
temperatura interna.

6. 1.Conduçãotérmica
Exemplo2:
Asroupasdefriosãoumexemplo
deisolantetérmico;oarquefica
retidoentresuasfibrasdificultaa
conduçãodecalor.
Ospelosdosanimaiseaserragemtambémsãobons
isolantestérmicosporqueretêmar.

7. 7
FLUXO DE CALOR NA CONDUÇÃO
“Lei de Fourier”:
K é a condutividade térmica [W/(m ºC)]
K (Fe a 300K) = 80,2 W/(m ºC)
K (água a 300K) = 5,9 x 10
-1
W/(m ºC)
K (ar a 300K) = 2,6 x 10
-2
W/(m ºC)

8. DeduçãoQualitativada Lei de Fourier:
https://www.youtube.com/watch?v=FoWOMjAgbgg

10. EXEMPLO:

11. 2. Convecção térmica
É a propagação de calor com transporte de matéria.
Ocorre somente nos líquidos e gases.
Exemplo1: Água no fogo.
A água quente na parte inferior,
menos densa, sobe, enquanto a água
Fria na parte superior, mais densa, desce.
Esse movimento de água quente e fria
água fria, chamado de
corrente de convecção,
faz com quea água se aqueça como um todo.

12. 2. Convecção térmica
Exemplo2: Ar condicionado.
Para facilitar o resfriamento de uma
sala, o condicionador de ar deve ser
colocado na parte superior da mesma.
Assim, o ar frio lançado, mais denso,
desde, enquanto o ar quente na parte
inferior, menos denso, sobe (corrente
de convecção).

13. 2. Convecção térmica
Exemplo3: Geladeira.
Para facilitar o resfriamento da geladeira,
o congelador deve ser colocado na parte
superior da mesma. Assim, o ar frio
próximo ao congelador, mais denso, desce,
enquanto o ar quente na parte inferior, menos
denso, sobe (corrente de convecção).

14. 2.Convecçãotérmica
Exemplo5:Brisalitorânea:Dedia,oarjuntoàareiaseaquecee,
porsermenosdenso,sobeeésubstituídopeloarfrioqueestavasobre
aágua.Assim,forma-seabrisaquesobradomarparaaterra,abrisa
marítima.
Ànoite,oarjuntoàágua,agoramaisaquecido,sobeeésubstituído
peloarfrioqueestavasobreaareia.Assim,forma-seabrisaque
sopradaterraparaomar,abrisaterrestre.

15. 3. Irradiação térmica
É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas,
principalmente os raios infravermelhos (chamados de ondas de calor).
Ocorre inclusive no vácuo.

16. 16
TRANSMISSÃO DE CALOR POR RADIAÇÃOitra QQQQ  1tra de)(absorvida
Q
Q
a
i
a
 )aderefletivid(
Q
Q
r
i
r
 )vidadetransmissi(
Q
Q
t
i
t


17. 17
REFLEXÃO
•O refletor perfeito (espelho ideal), r = 1.
Absorção
•Um corpo negro (absorvedor perfeito), a = 1.
•Um corpo cinzento, a <1.
Transmissão
•Um corpo transparente, t ≠ 0 (zero).
•Um corpo opaco, t = 0 (zero). 1tra 
Modelos adotados na radiação térmica

18. 18
TRANSMISSÃO DE CALOR POR
RADIAÇÃO
LeidosIntercâmbios:Todobomabsorvedoréumbom
emissorderadiaçãotérmicaetodobomrefletoréum
mauemissorderadiaçãotérmica.
Corpo negro é também o emissor ideal de
radiação térmica (radiador ideal)!!!!
Corpos Escuros: bons absorvedores e emissores de
radiação térmica. Ex.: fuligem (a = = 0,94).
Corpos claros e polidos: maus absorvedores e emissores
de radiação térmica. Ex.: prata polida (a = = 0,02).

19. 19
FLUXO DE CALOR NA RADIAÇÃO
“LeideStefan-Boltzmann”:
E –Poder emissivo [W/m
2
];
–emissividade (0 ≤ ≤ 1);
σ–Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10
-8
W/(m
2
K
4
)];
T –Temperatura absoluta do corpo (K).

24. GARRAFA TÉRMICA (Vaso de Dewar):
Agarrafatérmicatemporfinalidadeevitaraspropagaçõesde
calor.Elaéconstituídaporumaampoladevidrocomfaces
espelhadas(asfacesespelhadasevitamairradiação).Aampolatem
parededupladevidrocomvácuoentreelas(ovácuoevitaa
conduçãoeaconvecção).Externamente,umacamadadeplástico
protegeaampola.