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Segundo Livi (2017, p. 157): o �uxo de calor é a taxa de transferência de calor, ou a quantidade de calor que é transferida através de uma superfície por unidade de tempo e a densidade de �uxo de calor é a quantidade de calor que é transferida por unidade de tempo e por unidade de área. Condução De acordo com Livi (2017, p. 157), “a condução é caracterizada pela transferência de energia térmica em um meio material sólido ou �uido, causada pela existência de um gradiente de temperatura”. Livi (2017, p. 157) adicionalmente estabelece que “a densidade de �uxo de calor por condução é diretamente proporcional ao gradiente de temperatura, ou seja, em um processo na direção do eixo x”, sendo assim, temos: Sendo que Livi (2017, p. 157) denomina “ como sendo a densidade de �uxo de calor por condução na direção x; como o gradiente de temperatura na direção x e k como o coe�ciente de proporcionalidade conhecido como condutividade térmica do material”. Esta equação também é conhecida como equação unidimensional de Fourier para a condução de calor. Finalmente, Livi (2017, p. 158) estabelece que “a densidade de �uxo de calor é a taxa de transferência de calor por unidade de área” e é dada por: Sendo “Qx como o �uxo de calor por condução na direção x e A como a área da seção normal ao �uxo de calor” (LIVI, 2017, p. 158). Figura 4.8 - Ilustração da transferência de calor por condução, convecção e radiação Fonte: Blueringmedia / 123RF. = −k (Equação 4.45)qx dT dx qx dT dx = −k (Equação 4.46) Qx A dT dx A equação geral de Fourier para a condução de calor escrita na forma vetorial é dada por: O sinal negativo na equação é devido ao fato de que o �uxo de calor por condução se dá no sentido contrário ao gradiente (ᐁ) de temperatura. Recorrendo novamente a Livi (2017, p. 158), temos que “a condução de calor é uma transferência de energia térmica através de um meio material sólido ou �uido em função de um gradiente (diferença) de temperatura”. Este �uxo ocorre da região de maior temperatura para a região de menor temperatura. Os materiais que são bons condutores de calor são, em geral, bons condutores de eletricidade como os metais (cobre, ouro, alumínio), ou seja, a condutividade térmica é a propriedade do material de conduzir calor e, na maioria das vezes, essa propriedade é dependente da temperatura. Convecção Esta transferência de calor ocorre pelo deslocamento de uma massa �uida. Quando um �uido está em movimento, existe uma distribuição não uniforme de temperatura que produz um gradiente de temperatura (condução) e o transporte dessa massa �uida também produz calor. Esta transferência é classi�cada em função do escoamento em: Convecção forçada que é causada por agentes externos como ventiladores e bombas; Convecção natural ou livre que é causada por forças devida ao gradiente de massa especí�ca que produz diferenças de temperatura no �uido. Como já aprendemos, quando um �uido se movimenta sobre uma superfície sólida podemos dividir o campo da velocidade em duas regiões principais: uma junto à superfície sólida e outra mais distante (fora da camada limite) que apresenta uma distribuição uniforme de velocidade chamada de escoamento livre. = −k T (Equação 4.47)q − − reflita Re�ita As moradias em países norte-americanos e europeus possuem um sistema de aquecimento central devido ao intenso frio. Países tropicais como o Brasil nunca precisaram deste aquecimento, mas recentes mudanças climáticas têm trazido mais frio para várias regiões de nosso país. Será que no futuro nossas casas também não serão projetadas com sistemas de aquecimento central utilizando tubulações de gás natural para controlarmos a temperatura ambiente? Fonte: Raimo (2007).
