Difusividade Térmica no Leite

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Universidade do Estado de Santa Catarina 
Centro de Educação Superior do Oeste 
Curso de Engenharia Química 
 
 
 
 
Pinhalizinho-SC, outubro 2024 
 
 
Relatório do experimento de difusividade [1] 
Agatha Brejola; Nathalia Zortéa 
 
RESUMO: O leite é uma fonte rica em nutrientes, como proteínas, gorduras, 
cálcio, fósforo e vitaminas, essenciais para a alimentação humana, é fundamental 
em indústria alimentícia, seja na sua forma natural ou como matéria prima para 
outros produtos. Estudar as propriedades termo físicas deste é importante para 
otimizar os processos industriais como, aquecimento, resfriamento e a 
pasteurização. A difusividade térmica descreve a rapidez com que o calor sei 
propaga através de uma amostra durante o seu resfriamento ou aquecimento. O 
trabalho aqui descrito segue o método de Dickerson (1965), realizou-se então a 
análise de duas amostras de leite desnatado, sendo uma delas diluída em água com 
o objetivo da determinação da difusividade térmica dessas amostras liquidas. Os 
valores de difusividade encontrados foram de 3,33E-7 para o leite desnatado e 
1,32E-6 para o leite desnatado diluído em água. 
 
1. INTRODUÇÃO 
O leite é uma das fontes mais importantes de nutrientes a nível global, sendo rico em 
proteínas de alta qualidade, gorduras essenciais, sais minerais, como cálcio e fósforo, além de 
vitaminas e outros componentes que desempenham um papel fundamental na alimentação 
humana. Sendo um dos alimentos mais consumidos globalmente, o leite desempenha um papel 
crucial na indústria alimentícia, tanto em sua forma original quanto como base para a produção 
de diversos produtos. Assim, o entendimento das propriedades termo físicas como a 
difusividade térmica em alimentos como o leite é essencial para a otimização dos processos 
industriais, tais como aquecimento, resfriamento e pasteurização, assegurando a qualidade e a 
segurança dos produtos lácteos. 
 Propriedades termo físicas são aquelas que medem a resposta de um sistema a estímulos 
térmicos e mecânicos. (CALHAU, 2018), uma dessas propriedades é a difusividade térmica 
que descreve a rapidez com que o calor se propaga através de um material, isso quer dizer que 
quando um material demonstra uma alta condutividade térmica significa que o calor se propaga 
rapidamente através do material e uma baixa condutividade térmica significa que o calor se 
distribui mais lentamente no material. 
 
1Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação da Disciplina de Laboratório de 
Fenômeno de Transporte e Operações Unitárias B – Professora Heveline Enzweiler – Curso de 
Engenharia Química 
https://brc-word-edit.officeapps.live.com/we/wordeditorframe.aspx?new=1&ui=pt-BR&rs=pt-BR&wdenableroaming=1&mscc=1&wdodb=1&hid=DE084BA1-8078-6000-69F9-557EAEB51EC4.0&uih=sharepointcom&wdlcid=pt-BR&jsapi=1&jsapiver=v2&corrid=e12b4c88-c558-24ac-acdb-e784cbbe88ad&usid=e12b4c88-c558-24ac-acdb-e784cbbe88ad&newsession=1&sftc=1&uihit=docaspx&muv=1&cac=1&sams=1&mtf=1&sfp=1&sdp=1&hch=1&hwfh=1&wopisrc=https%3A%2F%2Fudesc-my.sharepoint.com%2Fpersonal%2F50404183883_edu_udesc_br%2F_vti_bin%2Fwopi.ashx%2Ffiles%2F8be0d80f88004f0db224c1b15300f316&dchat=1&sc=%7B%22pmo%22%3A%22https%3A%2F%2Fudesc-my.sharepoint.com%22%2C%22pmshare%22%3Atrue%7D&ctp=LeastProtected&rct=Normal&wdorigin=DocLib&wdhostclicktime=1724938942293&wdredirectionreason=Unified_SingleFlush#_ftn1
 
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A difusividade térmica avalia o quanto um material é capaz de transmitir calor em 
comparação com sua habilidade de armazená-lo. Materiais com alto valor de difusividade 
térmica reagem rapidamente a alterações nas condições térmicas, enquanto materiais com 
difusividade térmica baixa demoram mais para responder, levando mais tempo para alcançar 
um novo estado de equilíbrio (INCROPERA,2014). Além disso, a difusividade térmica indica 
a velocidade com que o calor se propaga por uma amostra durante o processo de resfriamento 
ou aquecimento, essa propriedade é definida como a razão entre a condutividade térmica e a 
capacidade calorifica volumétrica e tem como unidade [m²/s] no sistema SI. (INCROPERA et 
al, 2008; RAHMAN, 2009). A difusividade térmica de um material é influenciada pelo 
conteúdo de água, pela temperatura, pela composição e pela porosidade (TRES et al., 2011). 
Entretanto, muitos alimentos não são homogêneos podendo variar essa propriedade de uma 
região para outra dentro do mesmo produto, o que pode tornar as determinações experimentais 
mais desafiadoras (LUVIZOTTI et al., 2019). 
 O conhecimento da difusividade térmica de um alimento é fundamental para o 
desenvolvimento, simulação e controle dos processos aos quais ele é submetido (SOUZA, 
2008). Essa propriedade é crucial para a compreensão dos fenômenos de transporte, sendo 
aplicada na modelagem e nos cálculos de transferência de calor transiente em operações 
essenciais do processamento de alimentos, como secagem, tratamento térmico, resfriamento e 
congelamento. (TRES et al., 2011). 
 
2. METODOLOGIA 
 
Para a execução do procedimento experimental, utilizou-se leite desnatado da marca 
Aurora como líquido de estudo. A escolha desse material deve ter suas propriedades 
específicas, que podem ser relevantes para os parâmetros a serem avaliados durante o 
experimento. Além disso, a marca Aurora foi selecionada por sua confiança no mercado e pelo 
controle de qualidade em seus produtos, garantindo maior confiabilidade nos resultados 
obtidos. 
Primeiramente, para a determinação da difusão térmica é necessária uma proveta de 
vidro, de 50 mL , visto que, o vidro apresenta elevada condutividade térmica, facilitando o 
rápido equilíbrio de temperatura entre o banho e a superfície da amostra. Para o início do 
experimento o diâmetro da proveta foi medido sendo ele de 2,3 cm. A proveta foi termicamente 
isolada em sua extremidade superior e acoplado a um termômetro que foi centralizado. Além 
disso, um banho termostático é utilizado para completar o aparato com um termômetro externo 
em contato com a proveta, ajustado para que mantenha a mesma altura que o termômetro no 
interior. 
Com isso, os equipamentos necessários para o procedimento experimental foram dois 
termômetros TP-101, da marca FaciBom, banho ultratermostático da marca SolidSeel e um 
suporte universal com garra para segurar a proveta. Iniciou-se o procedimento preenchendo a 
 
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proveta com 40 ml de leite desnatado e tampando-a com uma rolha de cortiça perfurada ao 
centro onde o termômetro foi inserido. O segundo termômetro foi acoplado ao sistema, na 
superfície externa da proveta bem próximo da parede certificando-se de que ficasse na mesma 
altura do termômetro interno a proveta. Na Figura 1 é possível verificar o esquema do aparato. 
Figura 1- Esquema do aparato experimental. 
 
Fonte: Autoras, 2024. 
 
É necessário que a proveta contendo a amostra seja mergulhada aproximadamente até 
o nível de água contido no banho termostático. O banho termostático deve inicialmente estar a 
uma temperatura baixa de aproximadamente 7 °C. É essencial aguardar até que as temperaturas 
interna e externa se equilibrem com a temperatura do banho, ou seja, até que seja atingido o 
equilíbrio térmico. Esse processo pode levar alguns minutos, sendo recomendado esperar um 
 
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pouco mais após observar a primeira estabilização. Posteriormente, foi definido um set point 
elevado de 70°C, permitindo que o aquecedor operasse continuamente, promovendo o aumento 
da temperatura a umataxa constante até atingir aproximadamente 50°C. 
Para otimizar o registro das temperaturas durante o experimento, foi elaborada uma 
tabela contendo os valores de tempo, bem como as temperaturas interna e externa. Os dados 
das temperaturas foram anotados a cada minuto, garantindo um monitoramento contínuo e 
preciso. Assim que a temperatura atingiu valores superiores a 50°C (tanto interno, quanto 
externo), o experimento foi finalizado, encerrando a coleta de dados. Com isso, este 
procedimento garante a organização dos resultados e facilita a análise posterior das variáveis 
envolvidas. 
Para a segunda amostra o leite desnatado foi diluído em água (contendo 50% de leite) 
e o mesmo procedimento foi repetido. 
Segundo Incropera (2003), a difusividade (α) é definida matematicamente pela 
equação 1, onde k é a condutividade térmica do material, 𝜌 é a densidade e c a capacidade 
calorífica. 
𝛼 =
𝑘
𝜌⋅𝑐
 
 (Equação 1) 
Para realizar o balanço de energia utilizou-se a equação descrita por Dickerson (1965) 
aplicado por SOUZA et al. (2011) e TRES et al. (2011), considerando o balanço de energia em 
um cilindro de comprimento infinito, Equação 2. As trocas térmicas e a formação de gradientes 
longitudinais são desprezadas. Sendo T a temperatura, t o tempo, r é o raio do cilindro e 𝛼 a 
difusividade térmica. 
𝜕𝑇
𝜕𝑡
= 𝛼 (
𝜕2𝑇
𝜕𝑟2
+
1
𝑟
𝜕𝑇
𝜕𝑟
) 
 (Equação 2) 
Este balanço energético descreve a variação da temperatura de um material ao longo 
do tempo, considerando exclusivamente o gradiente de temperatura radial gerado durante o 
processo de transferência. As condições de contorno propostas por TRES et al. (2011) para a 
equação diferencial do balanço de energia, para a geometria descrita anteriormente (para t > 
0), estão representadas na Equação 3 e na Equação 4. 
Condição de contorno 1 (CC1), em r = R. 
 
𝑇 = 𝑇𝑟 = 𝐻 ⋅ 𝑡 
 (Equação3) 
Condição de contorno 2 (CC2), em r = 0. 
 
𝜕𝑇
𝜕𝑟
= 0 
 (Equação 4) 
 
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Observa-se que a temperatura é uniforme em todas as partes do cilindro na condição 
inicial, em t = 0. Resolvendo a equação diferencial para as condições inicial e de contorno 
propostas obtém-se a solução para a difusividade térmica, Equação 5. onde H é a taxa de 
aquecimento do banho (K/s), R é o raio da proveta (cilindro) em metros (m), Tcentro (K) é a 
temperatura no centro da proveta e Texterno (K) é a temperatura externa do cilindro. 
𝛼 =
𝐻 ⋅ 𝑅2
4 ⋅ (𝑇𝐸𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 − 𝑇𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜)
 
 (Equação5) 
A equação aplicada para o cálculo da difusividade térmica foi a Equação 5. As temperaturas 
interna e externa foram obtidas diretamente do experimento, e, em seguida, realizou-se uma 
conversão de graus Celsius para Kelvin. O valor do raio foi determinado dividindo o diâmetro 
da proveta (medido com uma régua no início do procedimento experimental), por dois. A taxa 
de aquecimento foi estimada por meio de um ajuste linear à curva obtido a partir dos dados da 
temperatura da parede da proveta em função do tempo utilizando o programa Excel. Através 
da linearização foi possível obter o coeficiente angular da equação que representa o valor da 
taxa de aquecimento do banho. 
Posto isto, a difusividade térmica é calculada para cada ponto; no entanto, como a 
solução analítica é aplicável apenas ao regime estacionário, foram considerados apenas os 
pontos em que a diferença entre as temperaturas do centro da proveta e da parede ocorrem 
constantemente. Por fim, foi calculada a média desses valores, juntamente com o desvio 
padrão. 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A partir da replicação do experimento realizado por Dickerson (1965) com duas 
amostras, leite desnatado concentrado (LC) e leite desnatado diluído (LD), foi possível obter 
os principais parâmetros necessários para o cálculo da difusividade térmica, sendo essas 
temperaturas medidas no centro e na extremidade da cápsula. Dessa forma, é possível visualizar 
a variação da temperatura ao longo do tempo como mostra a figura 2. Posteriormente, foi 
indicado o momento em que o sistema atingiu o regime estacionário, identificado na figura 3 
pela linha em azul, uma vez que o modelo matemático utilizado é aplicável a essa condição. 
Observa-se que o estado estacionário do leite concentrado é atingido após 3 minutos e 30 
segundos e do leite diluído após 3 minutos. 
 
Figura 2 - Gráfico das temperaturas externa e interna do leite desnatado 
concentrado. 
 
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Fonte: Autoras, 2024. 
 
Figura 3 - Gráfico das temperaturas externa e interna do leite desnatado diluído. 
 
 Fonte: Autoras, 2024. 
O aumento da temperatura externa do banho ao longo do tempo, possibilita encontrar a 
taxa de aquecimento a partir do coeficiente de inclinação da reta da temperatura externa, assim 
tem-se que o H para a amostra de leite concentrado é de 0,0318K/s. e para o leite diluído é de 
0,0305 K/s. A taxa de aquecimento torna-se mais evidente quando se mantém constante ao 
longo do tempo. Para ambas as amostras, os valores de R² obtidos foram de 0,999, o que 
demonstra que a taxa de aquecimento se manteve uniforme, de acordo com a hipótese utilizada 
no desenvolvimento do modelo matemático. 
O estado estacionário permite considerar que a diferença de temperatura entre a 
extremidade e o centro da proveta é aproximadamente constante. Levando em consideração 
essa condição, suponha-se que, independentemente da temperatura ou do instante em que a 
difusividade térmica for calculada, os valores obtidos serão bastante semelhantes. Essa 
 
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suposição é concluída pela análise dos dados apresentados na Tabela 1, onde se observa que o 
desvio padrão associado à média dos pontos calculados é baixo para ambas as amostras. 
 
Tabela 1 – Comparação de valores experimentais com a Literatura 
Amostra α x10 7 
(m² ⋅ s−1 ) 
Temperatura 
(°C) 
Métodologia Fonte 
Leite Bovino 
desnatado 
3,33±0,18 8-50 Dickerson 
(1965) 
Autoras 
Leite Bovino 
desnatado 
diluído 
1,32±0,14 6-50 Dickerson 
(1965) 
Autoras 
Leite Bovino 
integral 
1,25 15-20 Equação 
diferencial de 
Fourier 
Kostaropoulos 
(1975) 
Leite Bovino 
(0,5% de 
gordura) 
1,30* 5-25 Relação de 
Incropera e 
Dewitt (2003) 
Hlaváč e 
Božiková 
(2011) 
Leite de Soja 1,06 80 Análise de flash 
a laser (LFA) 
Zhang, Peng e 
Guo (2021) 
Fonte: Autoras, 2024. 
 
Materiais com alta difusividade térmica têm uma resposta rápida às variações de 
temperatura no ambiente. A difusividade é afetada pelo teor de água, pela composição, pela 
quantidade de gordura e pela viscosidade (Martins e Fiorin, 2022). Ao observar a Tabela 1, 
verifica-se que o leite bovino integral, com maior teor de gordura e menor quantidade de água 
em relação ao leite desnatado, apresenta umadifusividade térmica inferior à do leite desnatado. 
No entanto, quando o leite desnatado é diluído em água, sua difusividade torna-se muito 
semelhante à do leite integral. Alcantara et al. (2012) observaram uma relação inversa entre o 
teor de gordura e a difusividade térmica, onde amostras de mesma origem, com maior 
concentração de gordura, apresentaram menor difusividade. Esse comportamento foi notado 
na comparação entre leite bovino integral e leite desnatado concentrado. No entanto, ao 
comparar o leite desnatado diluído com o leite integral, verificou-se que a difusividade entre 
ambos se mostrou muito semelhante. De acordo com Alcantara et al. (2012), seria esperado 
que o leite desnatado diluído apresentasse uma difusividade mais elevada, contrariando o 
comportamento observado. 
De acordo com as informações nutricionais fornecidas pelos fabricantes, o leite 
desnatado contém 0 g de gorduras totais em uma porção de 200 mL, enquanto o leite de soja 
apresenta um teor de gordura de 2,4 g para o mesmo volume. Com base nesses dados, seria 
razoável prever que o leite desnatado, devido à ausência de gordura, apresentaria uma 
difusividade maior em comparação ao leite de soja, que contém uma quantidade significativa 
de lipídeos. No entanto, essa expectativa não é confirmada pelos resultados observados na 
Tabela 1, que sugerem um comportamento diferente do esperado. Entretanto, observa-se que a 
 
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difusividade para o leite desnatado concentrado em comparação com o leite de soja foi a 
esperada. 
Para que o experimento se aproxime do realizado por Dickerson e seja viável a 
aplicação das fórmulas que ele deduziu, é imprescindível considerar alguns aspectos, os quais 
são: a) Um cilindro de comprimentos infinito, onde não há fluxo de calor axial; b) Capsula de 
amostra completamente imersa em banho aquecido; c) fluxo de calor contínuo durante os 
experimentos; d) temperatura homogênea do banho termostático (TRES, et al. 2011; SOUTO, 
2019) 
Com isso, apesar do leite desnatado concentrado apresentar uma difusividade coerente 
com a esperada, algumas questões precisam ser levadas em consideração como a configuração 
do aparato experimental e as restrições físicas dos equipamentos podem impactar diretamente 
os resultados do experimento e, portanto, devem ser consideradas como fontes potenciais de 
erro. No caso específico do banho utilizado, houve uma limitação de tamanho, resultando em 
que uma parte da cápsula, que não continha amostra, ficou fora da área aquecida do banho. 
Além disso, o banho termostático utilizava uma serpentina como fonte de aquecimento, o que 
poderia resultar em pontos de temperatura elevada em torno da cápsula de amostra. Essas 
condições podem levar a variações na temperatura da amostra, influenciando assim os dados 
obtidos e a precisão das medições. Portanto, essas variações podem ter interferido nos 
resultados, principalmente do leite desnatado diluído, o qual, possuiu uma difusividade 
desconexa com a esperada. 
Além disso, é de suma importância evidencia que difusividade térmica é de fato uma 
função da temperatura, e essa relação pode ser evidenciada a partir dos dados experimentais 
coletados. O aumento da temperatura provoca alterações nas propriedades físicas dos fluidos, 
tornando essencial definir os intervalos de temperatura em que essas propriedades são válidas 
(CANCIAM, 2013). Sendo, que a difusividade é afetada pelo teor de água, pela composição, 
pela quantidade de gordura e pela viscosidade, ou seja, pelas propriedades da amostra (Martins 
e Fiorin, 2022). Ao alteramos a temperatura da amostra, alteramos suas propriedades, tendo 
como influência direta a difusividade dela. Além disso, tanto a capacidade térmica quanto a 
condutividade térmica são influenciadas pela temperatura, especialmente em função do 
coeficiente de expansão (Callister, 2000). O coeficiente de expansão térmica também impacta 
a convecção natural de um fluido, o que pode alterar a maneira como o calor é transferido 
dentro desse sistema (CANCIAM, 2013). 
Os valores do coeficiente de expansão térmica estão ligados à energia de ligação 
química entre as partículas do material. Quando os materiais são aquecidos, as partículas 
vibram com maior frequência. Nesse contexto, as forças de repulsão entre as partículas se 
tornam mais predominantes do que as forças de atração, resultando em um aumento na 
distância entre as moléculas. Essa expansão leva à diminuição da densidade do material e, 
consequentemente, a um aumento da difusividade térmica. Esse comportamento está alinhado 
com as observações experimentais, que confirmam a dependência da difusividade térmica em 
relação à temperatura (CANCIAM, 2013). 
 
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Assim, o entendimento das propriedades térmicas dos materiais utilizados, como a 
difusividade térmica, é essencial para a análise e interpretação correta dos resultados 
experimentais. A variação da temperatura impacta diretamente não apenas a difusividade, mas 
também outras propriedades físicas, como a capacidade térmica e a condutividade térmica. A 
evidência de que a difusividade térmica é uma função da temperatura, juntamente com as 
influências do teor de água, composição, quantidade de gordura e viscosidade, ressalta a 
importância de se conhecer bem os materiais em estudo. 
 
4. CONCLUSÃO 
Além dos fatores como teor de água, composição, quantidade de gordura e viscosidade, 
outros componentes presentes nos alimentos, como a porcentagem de proteínas e açúcares, 
também influenciam diretamente propriedades como a densidade, que afeta a difusividade 
térmica do material analisado. Nos resultados encontrados na literatura, por exemplo, o leite 
de soja apresentou uma difusividade menor (1,29 ± 0,14 ⸱10⁻⁷ m²/s) devido à maior presença 
de açúcares e proteínas, comportamento que está de acordo com valores reportados na 
literatura. Por outro lado, o procedimento experimental realizado no presente trabalho, o qual 
utilizou-se leite desnatado, observou uma maior difusividade térmica (3,33 ± 0,18 ⸱10⁻⁷ m²/s), 
devido a menor quantidade de açúcares, e a ausência de gorduras totais tornando a variação da 
temperatura um fator mais relevante no seu comportamento térmico. Com isso, conclui-
se que a análise combinada das propriedades térmicas e estruturais dos diferentes materiais 
demonstra a importância de compreender detalhadamente as características de cada amostra, 
uma vez que a composição química e fatores específicos de cada material influenciam de 
maneira distinta a difusividade e outras propriedades térmicas. Conhecer esses parâmetros é 
essencial para prever o comportamento dos materiais sob diferentes condições de processo, o 
que é fundamental para o sucesso de aplicações industriais e científicas. 
 
 
 
 
 
 
 
5. REFERÊNCIAS 
 
PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS E DE SUPERFÍCIE DE LEITE E DE 
SORO DE LEITE EM PÓ RECONSTITUÍDOS 
(https://locus.ufv.br/server/api/core/bitstreams/9c3dd8f7-f482-4f1b-a0a4-
9155ad549db5/content#page=131&zoom=100,109,114) 
https://locus.ufv.br/server/api/core/bitstreams/9c3dd8f7-f482-4f1b-a0a4-9155ad549db5/content#page=131&zoom=100,109,114
https://locus.ufv.br/server/api/core/bitstreams/9c3dd8f7-f482-4f1b-a0a4-9155ad549db5/content#page=131&zoom=100,109,114
 
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ALCÂNTARA, Lizzy Ayra Pereira et al. Efeito da temperatura e teor de gordura nas 
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v. 14, n. 1, p. 21-30, 2012. 
BERGMAN,Theodore L. Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. Rio 
de Janeiro: Grupo GEN, 2019. E-book. ISBN 9788521636656. Disponível em: 
https://app.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521636656/. Acesso em: 10 conjuntos. 2024. 
CALLISTER, William. Ciência E Engenharia de Materiais: Uma Introdução. Grupo Gen-LTC, 
2020. E-book. ISBN 9788521637325. 
CANCIAM, César. Correlação entre o coeficiente de expansão térmica e o teor de sólidos 
totais para o suco de abacaxi. Revista Brasileira de Tecnologia Agroindustrial, v. 7, n. 2, 
2013. 
DICKERSON, R.W. An apparatus for measurements of Thermal Diffusivity of Foods, Food 
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HLAVÁČ, Peter; BOŽIKOVÁ, Monika. Effect of temperature on milk rheologic and 
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INCROPERA, F. P.; DeWITT, D. P. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. 5ª 
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Kostaropoulos, A.E.; Speiss, W.E.L.; Wolf, W. Anhaltswerte für die Temperaturleitnihigkeit 
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LUVIZOTTI, Alessandra et al. DIFUSIVIDADE TÉRMICA. 2019. Disponível em: 
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%20RELATÓRIO_%20Passei%20Direto.pdf. Acesso em: 1 out. 2024. 
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Dissertação apresentada à Universidade Federal do Rio Grande do Sul como requisito parcial 
para obtenção do título de Mestre em Engenharia Química. 2008. 
TRES, Marcus Vinícius et al. DETERMINAÇÃO DA DIFUSIVIDADE TÉRMICA DE 
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Disponível em: file:///C:/Users/PC/Downloads/Difusividade%20Térmica.pdf. Acesso em: 15 
set. 2024. 
https://app.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521636656/
file:///C:/Users/PC/Downloads/DIFUSIVIDADE%20TÉRMICA%20-%20RELATÓRIO_%20Passei%20Direto.pdf
file:///C:/Users/PC/Downloads/DIFUSIVIDADE%20TÉRMICA%20-%20RELATÓRIO_%20Passei%20Direto.pdf
file:///C:/Users/PC/Downloads/Difusividade%20Térmica.pdf
 
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ZHANG, Jiafan; PENG, Xingyun; GUO, Shuntang. Protein-lipid film (fuzhu) prepared 
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LWT, v. 141, p. 110909, 2021. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.110909. 
 
 
6. APÊNDICES 
 
 6.1 Problemas propostos 
• A geometria de cilindro infinito foi utilizada para encontrar a solução analítica da 
equação diferencial do balanço de energia. Quais as características principais da 
transferência de calor nesta geometria? 
De acordo com Incropera (2008), geometria de um cilindro infinito ela é uma 
idealização para casos de condução transiente em sistemas radiais, onde permite a adoção de 
uma hipótese de condução apenas na direção radial, logo se torna unidimensional, essa é uma 
aproximação valida se tratando de cilindros em função do comprimento e o raio maior ou igual 
a dez. 
Em cilindro infinito quando há variação da temperatura com o tempo em função do 
gradiente de temperatura radial, as trocas de calor que se dão na direção axial, são desprezíveis. 
Logo o balanço de energia para um cilindro infinito representa a variação da temperatura do 
material com o tempo em função do gradiente de temperatura radial que se forma durante a 
transferência de calor. O método experimental proposto por Dikerson utiliza desta geometria, 
ele assume que passado o início transiente, quando o equilíbrio térmico é alcançado, a 
temperatura em todos os pontos aumenta constantemente, então a diferença entre a temperatura 
do centro do cilindro e da parede externa é uma constante, assim a análise é simplificada a 
regime estacionário. 
• Conhecer o valor real da difusividade do fluido que será processado é fundamental para 
o dimensionamento de alguns equipamentos. Cite um destes equipamentos e discuta 
sobre os impactos do uso de valores aproximados de difusividade térmica em 
detrimento do uso dos valores reais dos fluidos a serem processados. 
A difusividade térmica avalia o quanto um material é capaz de transmitir calor em 
comparação com sua habilidade de armazená-lo, propriedade de extrema importância quando 
se trata do dimensionamento de um trocador de calor por exemplo, quando utiliza-se de um 
valor aproximado para tal dimensionamento isso pode acarretar em um trocador 
subdimensionado o que fará que a troca de calor não seja suficientemente eficiente ou um 
sobredimensionado implicando em um trocador de calor maior que o necessário, sendo mais 
caro e ocupando mais espaço. 
 
 
 
https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.110909
 
 Universidade do Estado de Santa Catarina 
Centro de Educação Superior do Oeste 
Curso de Engenharia Química 
 
 
 
 
Pinhalizinho-SC, outubro 2024 
 
 
[1] Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação da Disciplina de Laboratório de 
Fenômeno de Transporte e Operações Unitárias B – Professora Heveline Enzweiler – Curso de 
Engenharia Química 
 
 
 
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