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2.3 PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
Qualquer sistema físico deve, necessariamente, obedecer à Lei da 
Conservação da Energia que vale para um VC especificado cujas SC os 
separam do meio externo. 
A Lei da Conservação da Energia pode ser escrita em termos de:
 Taxas de energia, valendo, portanto, para qualquer tempo t [W],
 Energia, valendo para um intervalo de tempo t [J].
Considere o VC mostrado, onde tem-se diferentes taxas de energia 
envolvidas. A Lei da Conservação da Energia estabelece que:
 ESAI e EENTRA
representam as taxas de energia que entram e saem do V.C. pela S.C.
por convecção, radiação e/ou calor fornecido. 
 associadas à área superficial.
 EGERADO
representa a taxa de energia que está sendo gerada no interior do 
corpo. Essa geração pode ser devido à reação química exotérmica, uma 
reação nuclear ou a passagem de corrente elétrica através de uma 
resistência. 
 associada ao volume do sistema.
É geralmente dada em termos de uma taxa volumétrica de geração de 
calor S (W/m3).
No caso de geração por passagem de corrente:
2.3 PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
IVRIE 2ger 
2.3 PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
 EACUMULADA
representa a variação temporal da energia contida no VC. 
 associada ao volume do sistema.
A Equação de balanço, escrita em termos de taxa (W), se integrada ao 
longo do tempo, originará a equação de balanço global em termos de 
energia (J).
EXEMPLO 2.2
Uma barra condutora muito longa, de diâmetro D,
tem uma resistência elétrica por unidade de
comprimento da barra R’e e está inicialmente em
equilíbrio com a temperatura ambiente. Quando uma
corrente elétrica I passa a percorrer a barra, inicia-se
um processo de troca térmica convectiva entre a barra e
o meio que a circunda, que está a T, e ainda um
processo de troca radiativa com as vizinhanças.
Encontre a equação que fornece a variação de
temperatura na barra com o tempo.
Perguntas:
- este sistema pode atingir o EE?
- Se sim, qual a T no EE?
2.3 PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
A Lei da Conservação da Energia também se aplica às superfícies de 
controle do sistema. Nestes casos, as parcelas de acúmulo e geração são 
nulas (uma vez que não há massa, nem volume) e, assim:
Exemplificando: para a parede plana mostrada na figura e sujeita às 
trocas térmicas indicadas (T1 > T2), o BE na superfície em x = L 
estabelece que:
EXEMPLO 2.3
Uma superfície, cuja temperatura é mantida a 400 C, 
está separada de uma corrente de ar por uma camada de 
isolamento térmico de 25 mm de espessura e condutividade 
térmica 0,1 W/m.K. Se a temperatura do ar for 35 C e se o 
coeficiente convectivo for 500 W/m2.K, determine a 
temperatura da superfície externa considerando:
a) desprezível as trocas por radiação térmica;
b) que a troca convectiva ocorre simultaneamente a
uma transferência radiativa com a vizinhança que
está a 35 C (assuma a emissividade da superfície
igual a 0,8).
Compare criticamente os resultados.