Buscar

FÍSICA 06

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 35 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 35 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 35 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Transferência de calor 
Transferência de Calor 
O calor passa de um lugar para 
outro por: 
 
1 - condução: trânsferência de 
calor que ocorre através do meio. 
 
2 - convecção: transferência de 
calor que ocorre entre uma 
superfície e um fluido em 
movimento (o vento, por exemplo). 
 
3 - radiação térmica: toda 
superfície a uma temperatura 
maior que zero Kelvin, emite 
energia na forma de ondas 
eletromagnéticas. 
Processo de Transferência de Calor 
Os diferentes 
mecanismos de troca 
térmica ocorrem 
simultaneamente nas 
mais diversas 
situações. 
 
Condução 
Transferência de energia de partículas mais energéticas para 
partículas menos energéticas por contato direto. 
 
Necessita obrigatoriamente de meio material para se propagar. 
Condução 
Os sólidos (tais como os 
metais), cujos átomos ou 
moléculas possuem elétrons 
fracamente ligados, são bons 
condutores de calor. Estes 
elétrons movimentam-se 
rapidamente e transferem 
energia para outros elétrons, 
que rapidamente migram 
através do sólido 
Maus condutores de calor ou isolantes térmicos (tais como vidro, lã, 
madeira, papel, cortiça, espuma de plástico e o ar) são formados por 
moléculas às quais os elétrons estão firmemente ligados. Nestes 
materiais, as moléculas oscilam em torno de um mesmo lugar e 
transferem energia somente através das interações com seus vizinhos 
imediatos. 
Aplicações e conseqüências 
Condução 
Conforto térmico corporal 
 
Seleção de materiais para empregos específicos 
(condutores e isolantes). 
Taxa de transferência de calor (ou de condução) ou 
corrente térmica 
dx
dTkA
dt
dQH −==
L
TTkAH CH −=
Fluxo de calor constante 
produzido pela 
condução de calor 
em uma barra 
uniforme 
T : temperatura 
k : condutividade térmica 
A: área 
L: Comprimento da barra 
Unidade de H é W, ou J/s 
 k é W/m.K 
Taxa de transferência de 
calor (ou de condução) ou 
corrente térmica 
L
TTkAH CH −=
(TH – TC)/L é denominada módulo do 
gradiente de temperatura 
O valor numérico de k depende do 
material da barra. Os materiais com 
valores elevados de k são bons 
condutores de calor; os materiais 
com valores pequenos de k 
conduzem pouco calor ou são 
isolantes 
 
Resistência Térmica 
R
TTAH CH −=
No isolamento térmico de edifícios, 
os engenheiros usam o conceito de 
resistência térmica, designado por R 
R é dado por 
 
k
LR =
A unidade de R é m2.K/W 
 
Quando há várias 
camadas da mesma 
superfície A, a 
resistência vale 
Rr = R1 + R2 + R3 +…. 
 
Neste caso, a taxa de 
perda de calor é: 
Resistência Térmica 
R
CH
R
TTAH −=
Exercício 
Uma barra de aço de 10,0 cm de comprimento é soldada pela 
extremidade a uma barra de cobre de 20,0 cm de comprimento. As 
duas barras são perfeitamente isoladas em suas partes laterais. A seção 
reta da duas barras é um quadrado de lado igual a 2,0cm. A 
extremidade livre da barra de aço é mantida a 100oC pelo contato com 
vapor d’água obtido por ebulição, e a extremidade livre da barra de 
cobre é mantida a 0oC por estar em contato com gelo. Calcule a 
temperatura na junção entre as duas barras e a taxa total da 
transferência de calor. 
kaço= 50,2 W/m.K 
kcobre= 385,0 W/m.K 
Exercício 
Suponha que no exemplo anterior as duas barras estejam separadas. 
Uma extremidade de cada barra é mantida a 100oC e a outra 
extremidade é mantida a 0oC. Qual é a taxa total de transferência de 
calor nas duas barras? 
kaço= 50,2 W/m.K 
kcobre= 385,0 W/m.K 
Escola de Lata 
Alunos se queixam de calor em 
escolas de lata do Estado de SP 
http://migre.me/8Fhg2 
 
RS: em escola de lata, estufa e 
cobertor viram material escolar 
http://migre.me/8FhhX 
 
A dona de casa Maria Regina da Silva, 41, 
tem três filhos na escola. A reclamação 
deles é a mesma: muito calor. 
 "Os alunos ficam batendo o pé, eu 
coloquei jornal nos meus pés e nos 
calçados deles para aquecer um 
pouquinho. Tenho cobertor na sala de aula 
para quando o frio está muito intenso” 
"camadas" 
constituintes da 
parede externa: 
tijolo maciço + lã de 
rocha + tijolo maciço 
Isolamento térmico 
Isolamento térmico 
Esquadria com vidros 
duplos e persianas 
externas de PVC 
Telhado-verde 
Isolamento térmico 
Telhados com isolantes térmicos 
http://www.recriarcomvoce.com.br/blog_recriar/tag/isolante-termico/ 
Caixinhas de leite que sempre vão 
parar no lixo podem ser 
reaproveitadas e transformadas em 
isolante térmico alternativo para 
residências e galpões, reduzindo a 
temperatura no interior dos imóveis 
em até 8º C 
Isolamento térmico 
Caixinhas de longa vida deixam a casa mais fresca 
“Para não esquentar, 
as chapas de aço das 
paredes são revestidas 
de isopor e madeira.” 
Franquia transforma 
contêiner velho em 
loja de roupa e cresce 
no país 
Loja Container 
http://migre.me/8FhPd 
 
Convecção 
É a transferência de 
calor ocorrida pela 
movimento da massa 
de uma região do 
fluido para outra 
região 
 
Convecção 
Convecção 
A colocação de aberturas nas 
coberturas aumenta a ventilação 
natural pela formação de uma 
camada de ar móvel entre o 
forro e o telhado. O calor de 
insolação no verão, incide sobre 
as telhas e aquece o forro. 
Convecção 
Convecção 
A taxa de transmissão de calor (Δ 
Q/ Δ t) do objeto quente para o 
meio que o rodeia é proporcional 
a área A do objeto e a diferença 
de temperatura ΔT: 
onde o coeficiente de convecção h depende da forma e orientação 
do objeto e das propriedades de transferência do meio. 
 
O coeficiente de convecção natural do ar para uma placa ou parede 
vertical, é h = 1.77 (ΔT)1/4 W/m2K. 
ThAH Δ=
Radiação 
É a transferência de calor 
por meio de ondas 
eletromagnéticas, como a 
luz visível, a radiação 
infravermelha e a radiação 
ultravioleta 
Propaga-se através 
do vácuo 
 
Usualmente chamada 
de radiação térmica 
Radiação 
A energia solar consegue 
atravessar o vidro da 
estufa com facilidade, mas 
a radiação emitida pelas 
plantas e o solo que 
absorveu o calor não 
saem tão facilmente 
assim, ajudando a manter 
o calor dentro dela. 
Radiação 
Efeito Estufa 
 
O dióxido de carbono e o 
vapor d’água da atmosfera 
dificultam a propagação 
dos raios infravermelhos. 
Com isso, a energia 
térmica emitida pela Terra 
fica, em parte, retida. 
A Termografia é a técnica que estende a visão humana através do 
espectro infravermelho. O Infravermelho é uma freqüência 
eletromagnética naturalmente emitida por qualquer corpo, com 
intensidade proporcional a sua temperatura. 
Radiação 
Radiação e absorção 
A taxa na qual um objeto irradia energia é proporcional a 
área de sua superfície e a 4ª potência de sua temperatura 
absoluta. 
4TAH εσ=
σ: constante de Stefan-Boltzmann = 5,67040(4)x10-8 W/
m2.K4 
ε: emissividade da superfície do objeto. A ε de uma 
superfície escura é geralmente maior do que a de uma 
superfície clara. 
Radiação e absorção 
Enquanto um corpo com temperatura T esta irradiando, o 
ambiente que está a uma temperatura TS também está 
irradiando, e o corpo absorve uma parte dessa radiação. 
A taxa de radiação resultante de um corpo a uma 
temperatura T imerso em um ambiente que está a uma 
temperatura TS é dada por 
)( 4444 SStotal TTATATAH −=−= εσεσεσ
Nessa equação, um valor positivo de H significa que o 
fluxo resultante ocorre para fora do corpo. 
Radiação 
Os coletores solares usados em 
sistemas de aquecimento de água 
são caixas contendo uma superfície 
de vidro e um sistema de tubulações 
de cobre (bom condutor térmico). 
O coletor absorve a radiação solar e 
aquece a água que circula pela 
tubulação. Esta água quente (60o a 90oC) 
é armazenada num reservatório 
térmico cujas paredes estão recobertas 
por um material termicamente isolante. 
O preto esquenta mais? 
O preto esquenta mais rápido porque absorve melhor 
a radiacão, porém, ele também esfria mais rápido pois 
são bons emissores também. 
http://www.agencia.fapesp.br/8008 
"Ao mudar a cor das 
paredesde amarelo terra, 
que tem uma tonalidade 
mais escura, para branco, 
por exemplo, as 
simulações indicaram uma 
redução do consumo de 
energia elétrica anual para 
refrigerar o ambiente de 
até seis vezes. Ou seja, o 
impacto é muito grande", 
disse Kelen. 
Cores que ajudam a 
economizar 
Telhados 
brancos 
Campanha promove pintura de telhado para reduzir aquecimento global 
De acordo com esse estudo, a pintura de telhados e lajes superiores com cores 
claras reduz a temperatura no interior das edificações em cerca de 6°C, pois o 
branco reflete até 90% dos raios solares, enquanto a telha cerâmica comum 
absorve essa mesma porcentagem de calor. 
http://migre.me/8Fj1S 
 
Pintar telhado de branco não assegura o conforto térmico 
O problema é que as tintas imobiliárias são suscetíveis ao crescimento de fungos 
escuros. Atacado por micro-organismos, o telhado volta a absorver a mesma 
quantidade de calor devido à cor. Para resolver a questão, há outras opções. "É 
possível usar o sombreamento da unidade habitacional, soluções de isolamento 
térmico, tetos frios e telhados verdes", cita Vera Hachich. 
http://migre.me/8Fjcn 
 
Exercício 
Sabendo que a área total do corpo é de 1,20m2, e que a temperatura da 
superfície é de 30oC, calcule a taxa total de transferência de calor do 
corpo por radiação. Se o meio ambiente está a uma temperatura de 20oC, 
qual é a taxa resultante do calor perdido pelo corpo por radiação? A 
emissividade do corpo é próxima da unidade, independentemente da 
pigmentação da pele..

Outros materiais