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FENÔMENOS DE TRANSPORTE III
Larissa Alves Santos 	RA:190161	Engenharia Química
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AGENDA
Transferência de energia;
	1.1 Como ocorre a transferência de energia?
Termodinâmica VS Transferência de calor;
Tipos de transferência de calor;
	3.1 Condução;
		3.1.1Condução – Equação do fluxo
		3.1.2 Condução – Exercício 
	3.2 Convecção;
		3.2.1 Convecção – Equação do fluxo
		3.2.2 Convecção – Exercício 
	3.3 Radiação;
		3.3.1 Radiação – Equação do fluxo
 		3.3.2 Radiação – Exercício
Condutividade térmica;
 Resistência térmica;
	5.1 Resistência térmica –Planas e compostas;
	5.2 Resistência térmica – Sistemas radiais simples e compostos. 
VIZINHANÇA
 COMO OCORRE A TRANFERÊNCIA DE ENERGIA?
SISTEMA
INTERAÇÃO ENTRE:
Q
W
TERMODINÂMICA VS TRANSFERÊNCIA DE CALOR
 Termodinâmica: Determina o quanto de energia é requerida pelo processo (energia total);
 Transferência de Calor: Apresenta os mecanismos e a velocidade que ocorre o transporte dessa energia.
Sistemas termodinâmicos
Fonte: BATISTA, 2021
Transferência de calor entre corpos diferentes
Fonte: HELERBROCK, 2019
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TRANSFÊRENCIA DE CALOR
DEFINIÇÃO
Energia térmica em transito devido a uma diferença de temperatura
EX: MADEIRA, PAREDE E ETC...
Fonte:Educação,2015
Fonte: GUILHERME, 2020
TIPOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Existem três tipos de processos de transferência de calor:
Condução
 
Convecção
Radiação
Sólido ou fluido estacionário;
Entre uma superfície e um fluido em movimento;
Energia em forma de onda eletromagnéticas emitida de superfícies de temperatura não nula.
Fonte: FERREIRA et al., 2007
Exemplos de ocorrência dia-a-dia 
TIPOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
O QUE É?
Transferência entre partículas próximas que apresentam diferenças de temperatura
LÍQUIDOS E GASES
CONDUÇÃO
Ex: Panela de metal em contato com o fogo alto 
SÓLIDOS
Não metálicos: 
acontece por vibrações ao longo da rede cristalina.
Metálicos: 
acontece tanto pela propagação de vibrações cristalinas como pela movimentações de elétrons livres.
CONDUÇÃO – EQUAÇÃO DO FLUXO
x
y
T(x)
Lei de Fourier
Gradiente de temperatura (K/m)
na direção x
Condutividade térmica do material (W/m.K)
Fluxo de calor (W/m2)
L
Rearranjando:
Área (m2)
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CONDUÇÃO – EXERCÍCIO
Em uma parede de um forno industrial construída em tijolo refratário com 0,15 m de espessura, cuja condutividade térmica é 1,7 W/(m.K).Medidas efetuadas ao longo da operação em regime estacionário revelam temperaturas de 1400 e 1150 K nas paredes interna e externa, respectivamente. Qual é a taxa de calor perdia através de uma parede que mede 0,5 m por 1,2 m?
L = 0,15 metros
T2 = 1150 K
1,2 metros
T1 = 1400 K
0,5 metros
K = 1,7 W/m.k
TIPOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
CONVECÇÃO
O QUE É?
Ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento, quando se encontram em temperaturas diferentes
3 TIPOS DE CONVECÇÃO
Convecção Forçada
Convecção Natural
Convecção Mista
Agente externo usado para mover o fluido. Ex: Bomba ou ventilador
Movimento de fluido é impulsionado por diferenças de densidade causadas por variações de temperatura
- aumento de temperatura causa diminuição de densidade do fluido
Quando as velocidades associadas ao escoamento forem altas ou as forças de empuxo.
Ex: Correntes de convecção no aquecimento de água
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CONVECÇÃO – EQUAÇÃO DO FLUXO
Ts >T∞
y
T∞
V∞
q”
Lei do resfriamento de Newton
Fluxo de calor (W/m2)
Coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m2.K)
h = (v,p,cp,u)
Temperatura da superfície 
Área (m2)
Temperatura do fluido
CONVECÇÃO – EXERCÍCIO
2. Qual a taxa de calor perdido por convecção em um sistema com as seguintes condições:
Ts = 40°C 	Tf = 20°C 		h = 4 W/m2.K 		A= 5 m2
Ts >T∞
y
T∞
V∞
q”
Ts K = 313,15
Tf K = 293,15
Calor perdido do sistema 
TIPOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
RADIAÇÃO
O QUE É?
É uma energia transferida por onda eletromagnética. Não necessita de um meio para ser transferida.
PODER EMISSIVO
En = Poder emissivo da superfície; 
Ts = a temperatura absoluta em Kelvin;
 = constante de Stefan - boltzmann
Representa a quantidade máxima de radiação que pode ser emitida por uma superfície em uma determinada temperatura
O fluxo térmico emitido por uma superfície real é menor que o emitido por um corpo negro
Taxa na qual a radiação é emitida por unidade de área, em todos os comprimentos de onda e em todas as direções.
IRRADIAÇÃO
Taxa com que a radiação incide sobre uma área unitária da superfície (G). Essa irradiação incidida pode ser absorvida parcial ou totalmente, pela superfície 
 = absorvidade;
G = radiação total.
RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO
𝜀 = propriedade da superfície, com valores na faixa de 0 a 1; 
Ts = a temperatura absoluta em Kelvin;
 = constante de Stefan - boltzmann
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RADIAÇÃO– EQUAÇÃO DO FLUXO
E
G
Q conv.
RADIAÇÃO
Temperatura absoluta da superfície menor
Temperatura absoluta da superfície maior
Emissividade
Constate de Stefan – Boltzamann
= 5,67x10-8 W/m2k4
Lei de Stefan - Bolzmann
Poder emissivo da superfície
Temperatura absoluta em Kelvin
Constate de Stefan – Boltzamann
= 5,67x10-8 W/m2k4
3. Uma tubulação de vapor d’água sem isolante térmico atravessa uma sala na qual o ar e as paredes se encontram a 25°C. O diâmetro externo do tubo é de 70mm, a temperatura de sua superfície é de 200°C e esta superfície tem emissividade igual a 0,8. Quais são o poder emissivo e a sua radiação? Sendo o coeficiente associado à transferência de calor por convecção natural da superfície para o ar de 15W/m2.K, qual a taxa de calor perdida pela superfície por unidade de comprimento do tubo?
RADIAÇÃO– EXERCÍCIO
Dados:
T∞ = 25°C
D = 70mm
Ts = 200° / Ts = 473,15K
ε = 0,8
Tviz = 25°C / Tviz = 298,15K
𝜎 = 5,67x10-8 W/m2k4
E = ?
G = ?
G
E
Q conv.
Tviz
T∞
h
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RADIAÇÃO– EXERCÍCIO
Dados:
T∞ = 25°C
D = 70mm
Ts = 200° / Ts = 473,15K
ε = 0,8
Tviz = 25°C / Tviz = 298,15K
𝜎 = 5,67x10-8 W/m2k4
E = ?
G = ?
2
G
E
Q conv.
Tviz
T∞
h
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w/m 
	1
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CONDUTIVIDADE TÉRMICA
	MATERIAL	kT (W.m-1.K-1)
	Diamante	2300
	Cobre (puro)	401
	Ferro (puro)	80
	Vidro	0,78 - 1,4
	Madeira	0,10 - 0,19
	Água	0,61
	Ar	0,026
 Exemplos de valores de condutividade térmica para alguns materiais, a 300 K
Fonte: FERREIRA, Abel et al, 2007
Se o material possuir uma condutividade térmica elevada, como é o caso dos metais, a parede oferece pouca resistência à transmissão de calor por condução e a queda de temperatura através da parede é baixa, isto é, nesse caso o material é bom condutor;
Se o material possuir uma condutividade térmica baixa é um péssimo meio de propagação de calor e nesse caso se torna um isolante. Isolantes como a lã de rocha.
.
RESISTÊNCIA TÉRMICA
Resistência térmica é a medida da dificuldade que um material apresenta para permitir o fluxo de calor por meio dele. 
A resistência térmica afeta a transferência de calor de várias maneira:
1. Condução em materiais
2. Interfaces entre materiais
3. Sistemas complexos
RESISTÊNCIA TÉRMICA
i
Resistência elétrica 
Fazendo analogia com eletricidade:
Corrente elétrica
Diferença de potencial
Resistência térmica:
Diferença de temperatura
Taxa de transferência de calor
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RESISTÊNCIA TÉRMICA – PLANAS E COMPOSTAS
Placas planas
Placas planas composta
RESISTÊNCIA TÉRMICA – SISTEMAS RADIAIS SIMPLES
Sistemas Radiais Simples
 
 
 
 
RESISTÊNCIA TÉRMICA – SISTEMAS RADIAIS COMPOSTOS
Sistemas Radiais Compostos
 
BATISTA, Carolina (ed.). Termodinâmica. 2021. Rafael C. Asth. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/termodinamica/. Acesso em: 23 fev. 2024.
HELERBROCK, Rafael. Equilíbrio térmico. 2019. Disponível em: https://www.preparaenem.com/fisica/equilibrio-termico.htm. Acesso em: 23 fev. 2024.
EDUCAÇÃO, Mundo (org.). Lei zero da Termodinâmica. 2015. Pâmella Raphaella Melo. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/lei-zero-termodinamica.htm. Acesso em: 25 fev. 2024.
GUILHERME, Dr. João. Fenômenos de Transporte III: conceitos fundamentais. CONCEITOS FUNDAMENTAIS. 2020. Disponível em: https://facens.instructure.com/courses/13402/files/3141100?module_item_id=443017.Acesso em: 01 mar. 2024.
SEMESTRE, Salvando O (ed.). Transferência de Calor: introdução. Introdução. 2021. Salvando o semestre. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=KAMMnRihqQk&t=3s. Acesso em: 01 mar. 2024
FERREIRA, Abel et al. TRANSFERÊNCIA DE CALOR. 2007. Disponível em: http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=248&Itemid=422#inicio. Acesso em: 08 mar. 2024.
REFERÊNCIAS 
REFERÊNCIAS 
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