Aula_5 - RADIAÇÃO-3

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR
POR RADIAÇÃO
Disciplina: TRANSFERÊNCIA DE 
CALOR (TRANSCAL)
CURSO: Enga. Mecânica
IRRADIAÇÃO OU RADIAÇÃO 
TÉRMICA
- Toda a matéria que se encontra a uma temperatura
acima do Zero Absoluto (0 K) irradia energia térmica.
- Não necessita de meio material para ocorrer,
pois a energia é transportada por meio de ondas
eletromagnéticas.
- É mais eficiente quando ocorre no vácuo.
RADIAÇÃO TÉRMICA OU IRRADIAÇÃO 
RADIAÇÃO TÉRMICA - APLICAÇÕES
• Fonte alternativa de energia;
• Previsões meteorológicas baseiam-se nas 
emissões de infra-vermelho provenientes da terra.
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.romaenergia.org/images/scuola/image023.gif&imgrefurl=http://www.romaenergia.org/didattica/2001/modulo2opA.asp&h=307&w=265&sz=44&hl=pt-BR&start=10&tbnid=40O8TYfMlM9PDM:&tbnh=117&tbnw=101&prev=/images%3Fq%3D%2527energia%2Bt%25C3%25A9rmica%2522%26svnum%3D10%26hl%3Dpt-BR%26lr%3Dlang_pt%26sa%3DG
RADIAÇÃO TÉRMICA - APLICAÇÕES
• TERMOGRAFIA p/ INFRA VERMELHO
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
7
TRANSMISSÃO DE CALOR POR RADIAÇÃO
itra QQQQ =++ 1=++ tra
de)(absorvida 
Q
Q
a
i
a= )aderefletivid( 
Q
Q
r
i
r= )vidadetransmissi( 
Q
Q
t
i
t=
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 para a Radiação Térmica
TRANSMISSÃO DE CALOR POR 
RADIAÇÃO
Lei dos Intercâmbios: Todo bom absorvedor é um bom
emissor de radiação térmica e todo bom refletor é um
mau emissor de radiação térmica.
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).
FLUXO DE CALOR NA RADIAÇÃO
reais) (corpos 
negro) (corpo negro) (corpo 
4rad
4
máxima
rad
T
A
q
E
T
A
q
E
=










=
=










=
•
•
“Lei de Stefan-Boltzmann”:
E – Poder emissivo [W/m2];
 – emissividade (0 ≤  ≤ 1); 
σ – Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10-8 W/(m2 K4)];
T – Temperatura absoluta do corpo (K).
Radiação
Potência térmica irradiada Potência térmica absorvida
Taxa líquida de troca de energia de um 
corpo em T num ambiente em Tamb
Emissão vs Absorção
4TAPrad =
4
ambabs TAP =
)( 44 TTAPPP ambradabsliq −=−= 
FLUXO DE CALOR TRANSFERIDO POR
RADIAÇÃO
Para a troca de calor por radiação entre duas
superfícies, uma dentro da outra, separadas
por um gás que não interfere na transferência
por radiação:
( )44 vizinhançaSuperfícierad TT
A
q
−=









 •

Tsuperfície – Temperatura absoluta da superfície menor, 
suposta mais quente;
Tvizinhança – Temperatura absoluta da superfície maior, 
suposta mais fria.
RADIAÇÃO – DISTRIBUIÇÃO DE PLANCK
Taxa de radiação de térmica : Potência térmica
4TAP =
Lei de Stefan-
Boltzmann
= 5,6703x10-8 W/m-2K-4 : Cte de Stefan-Boltzmann
 : emissividade : 0→1 (1 = corpo negro)
T : PRECISA estar em K
PODER EMISSIVO ESPECTRAL– DISTRIBUIÇÃO DE PLANCK
PARA CORPOS NEGROS
PONTOS IMPORTANTES
I) A radiação emitida varia 
continuamente com o 
comprimento de onda
II) Em qualquer comprimento 
de onda, a magnitude da 
radiação aumenta com o 
aumento de temperatura.
III) Uma boa fração da radiação 
emitida pelo sol, (corpo 
negro a 5800K) encontra-se 
na região do “visível” do 
espectro.
Lei do 
Delocamento
de Wien
LEI DE STEFAN-BOLTZMANN
Integrando
Emissão de radiação a partir 
de um CORPO NEGRO na 
Banda Espectral de 0 a ƛ 
Fração de Emissão Total de um 
CORPO NEGRO na Banda Espectral 
de 0 a ƛ em função de ƛ T.
LEI DE STEFAN-BOLTZMANN
EXEMPLO
EMISSÃO DE SUPERFÍCIES REAIS
➢ Critérios de notação:
➢ Espectral – a propriedade apresenta
dependência do comprimento de onda
estudado ().
➢ Direcional – a propriedade depende da direção
(θ, φ).
➢ Total – a propriedade é obtida com relação a
todos os comprimentos de onda.
➢ Hemisférica – a propriedade é obtida para todas
as direções.
➢ Emissividade: especifica quão bem
um corpo real emite radiação
quando comparado a um corpo
negro.
➢ Emissividade direcional espectral:
( )
( )
( )TI
TI
T
cn
e
,
,,,
,,,
,
,
,






EMISSÃO DE SUPERFÍCIES REAIS
INTENSIDADE DE RADIAÇÃO
EMISSIVIDADE DIRECIONAL ESPECTRAL
➢ Emissividade direcional total:
➢ Emissividade hemisférica espectral:
➢ Emissividade hemisférica total:
( )
( )
( )TI
TI
T
cn
e ,,,,


( )
( )
( )TE
TE
T
cn
e
,
,
,



( )
( )
( )TE
TE
T
cn
e
EMISSÃO DE SUPERFÍCIES REAIS
trabsref GGGG ,,,  ++=
➢ IRRADIAÇÃO ESPECTRAL (G): taxa na qual a radiação de
comprimento ƛ incide sobre uma superfície, por unidade de área
de superfície e por unidade de intervalo de comprimeto de onda dƛ
no entorno de ƛ.
EMISSÃO DE SUPERFÍCIES REAIS
PROPRIEDADES DA RADIAÇÃO
PROPRIEDADES DA RADIAÇÃO
PROPRIEDADES DA RADIAÇÃO
PROPRIEDADES DA RADIAÇÃO
CORPO CINZENTO
CORPO REAL
EXERCÍCIOS DE AULA (I) 
31
EXERCÍCIOS DE AULA (II) 
EXERCÍCIOS DE AULA (III) 
EXERCÍCIOS DE AULA (III) - CONTINUAÇÃO 
EXERCÍCIOS DE AULA (IV) - CONTINUAÇÃO 
EXERCÍCIOS DE AULA (IV) - CONTINUAÇÃO 
EXERCÍCIOS DE AULA (IV) - CONTINUAÇÃO 
EXERCÍCIOS DE AULA (V) - CONTINUAÇÃO