Cap 1 - Introducao a Transferencia de Calor

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Prof. Me. Eng. Emerson Paulino dos Reis
emerson.paulino@yahoo.com.br
O que é Energia?
Energia é um termo que deriva do grego "ergos" cujo significado
original é trabalho. Energia na Física está associado à capacidade de
qualquer corpo produzir trabalho, ação ou movimento.
A energia NÃO pode ser criada, mas apenas transformada (primeiro
princípio da Termodinâmica) e cada uma capaz de provocar
fenômenos determinados e característicos nos sistemas físicos.
Diferença de Potencial
Para haver transferência de energia, deve haver 
diferença de Potencial.
O que é Energia?
O físico britânico James Prescott Joule (1818-1899)
nasceu em Salfor, Lancashire, Inlgaterra. Joule é mais
conhecido por seu trabalho sobre a conversão de
energia elétrica e mecânica em calor e pela primeira lei
da termodinâmica. A unidade de energia, o joule (J), foi,
nomeada em sua homenagem.
Segundo a lei de Joule de aquecimento elétrico, a taxa de produção de calor em
um fio condutor é proporcional ao produto da resistência do fio ao quadrado da
corrente elétrica (E=RI²). Por meio de seus experimentos, Joule demonstrou a
equivalência mecânica de calor, ou seja, a conversão de energia mecânica em
quantidade equivalente de energia térmica, que estabelece fundamentação para a
conservação do princípio de energia.
(AIP Emilio Segre Visual Arquivo)
O que é Temperatura?
Temperatura é uma medida estatística do
nível de agitação entre moléculas,
relacionado com o deslocamento da
energia cinética de um átomo ou
molécula. Em Física, a temperatura está
relacionada com a energia interna de um
sistema termodinâmico.
O que é Calor?
A noção de calor é várias vezes erradamente associada a uma maior temperatura,
enquanto a noção de frio está associada a uma menor temperatura. Apesar disso, o
calor consiste na energia térmica que transista de um corpo com maior
temperatura para outro de menor temperatura. Esse é um processo efêmero que
termina quando os dois corpos em questão atingem o equilíbrio térmico.
TRANSFERÊNCIA DE CALOR (Calor) é energia térmica em
trânsito devido a uma diferença de temperatura no
espaço.
Condução
Convecção
Radiação
Aplicações de Transferência de Calor
Aplicações de Transferência de Calor
Caldeira Fornos Industriais
Coletor Solar
Tratamento Termico
Aplicações de Transferência de Calor
Modos de Transferência de Calor
Condução: Ocorre em um meio 
sólido ou um fluído estacionário
Convecção: Ocorre entre uma 
superfície e fluído em movimento
Radiação: Ocorre entre duas 
superfícies sem a necessidade 
de um meio físico, por 
exemplo: vácuo
Condução
- GASES: Ocorre o choque 
entre moléculas
- LÍQUIDOS: Semelhante 
aos gases (moléculas mais 
próximas)
- SÓLIDOS: Vibração dos
retículos (ondas nas
estruturas dos retículos
Condução
Condução
Condução
Exercício 01 
Condução
Exercício 02 
Convecção
Convecção
(a) Forçada: Agente externo causa o escoamento
(b) Natural: Escoamento devido à variação da 
massa especifica e forças de empuxos.
(d/e) Ebulição e condensação: Mudança de fase 
(a) (b)
(d) (e)
Convecção
Radiação
Poder Emissivo
E = εσTs4
Irradiação
Gabs = αG
Radiação
Radiação
Conceitos básicos sobre a radiação térmica
� É a energia emitida por toda matéria que se encontra em temperatura não nula.
� Pode ser emitida por meio gasoso, líquido ou sólido.
� É atribuída a mudanças nas configurações dos átomos ou moléculas que constituem a matéria.
� É transportada por meio de ondas eletromagnéticas/fótons.
� Não é necessário um meio material para ocorrer.
Definições básicas sobre a radiação térmica
� Irradiação (G): radiação incidente sobre uma superfície;
� Corpo Negro: corpo ideal, absorve e emite 100% da radiação térmica
� Absortividade (α): Propriedade da superfície em relação a parcela de irradiação incidente 
que consegue ser absorvida. A absortividade e emissividade dependem do material da 
superfície e do tipo de acabamento.
� Corpo cinza = α = ε
Convecção & Radiação
Exercício 03
Convecção & Radiação
Exercício 04
Conservação de Energia
1ª Lei da Termodinâmica durante um intervalo de Tempo
O aumento na quantidade de energia acumulada (armazenada) em um volume de
controle deve ser igual à quantidade de energia que entra no volume de controle menos
a quantidade de energia que deixa o volume de controle.
Volume de Controle:
- Região que delimita no espaço o estudo de 
determinado fenômeno ou processo.
Superfície de Controle:
- Delimita o volume de controle.
- Região em que o ocorre o fluxo de energia 
ou massa
Conservação de Energia
Equação simplificada da energia
térmica para sistemas com
escoamento em regime
estacionário
q = m.cp(Tsai – Tent)
m = vazão mássica
cp = calor específico
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Conservação de Energia
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Conservação de Energia
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Balanço de Energia 
Exercício feito pelos alunos