Transferência de Calor - Radiacao

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Transferência de Calor - Radiação 
 
1111 RadiaRadiaRadiaRadiaçãoçãoçãoção térmicatérmicatérmicatérmica 
 
É o modo de transferência de energia transmitido de um corpo 
sem o auxílio de um meio interveniente e em virtude de sua 
temperatura. 
Na radiação a energia é transmitida em forma de ondas 
eletromagnéticas (ou fótons). 
Sua intensidade depende da temperatura da superfície emissora. 
Toda superfície material com temperatura superior ao zero 
absoluto (0K=-273,15°C) emite continuamente radiação. 
Encontra-se no espectro eletromagnético nos comprimentos de 
onda Infra-vermelho, Visível e Ultra-violeta. 
 
Figura 1 – A radiação térmica no espectro eletromagnético 
 
É um fenômeno volumétrico quando se trata de fluidos e sólidos 
em geral, diferenciando, apenas, no grau de radiação. 
É um fenômeno superficial para os sólidos opacos à radiação 
térmica (metais, madeiras e rochas) uma vez que a radiação 
emitida pelas regiões do interior dos materiais não atinge a 
superfície e a radiação incidente é totalmente absorvida em 
regiões próximas à superfície. 
 
 
Figura 2 – Radiação térmica visível (pt.wikipedia.org e us.industrysourcing.com) 
 
Transferência de Calor - Radiação 
 
2222 Parâmetros diferenciadores de corpos:Parâmetros diferenciadores de corpos:Parâmetros diferenciadores de corpos:Parâmetros diferenciadores de corpos: 
Os corpos são diferenciados em termos de radiação térmica de 
acordo com o comportamento dos raios incidentes quando o 
atingem, que podem: 
- refletir; 
- ser absorvidos; 
- refratar. 
 
Figura 3 – Comportamento do raio incidente em um corpo 
 
Os corpos podem ser, portanto: 
 
a) Corpo opaco → a maior parte da energia incidente é 
absorvida, sendo mínimas as parcelas refletidas e refratadas; 
 
b) Corpo transparente → a maior parte da energia incidente é 
refratada (passa de um meio para o outro). 
 
Exemplos: - o corpo humano é opaco para a luz visível e 
transparente para os raios X; 
 - o vidro é transparente para a luz visível e opaco 
para as radiações infra vermelhas. 
 
c) Corpo negro → também chamado irradiador ideal → emite e 
absorve, a qualquer temperatura, a máxima quantidade possível 
de radiação em qualquer comprimento de onda; 
 - é um conceito teórico que estabelece um limite superior à 
emissão de radiação; 
Transferência de Calor - Radiação 
 
- não existe um corpo negro na natureza, sendo o exemplo 
mais próximo o carbono preto. Uma fina camada de carbono 
preto absorve aproximadamente 99% da radiação térmica 
incidente sobre ele. 
 
d) Corpo cinzento → corpo cuja energia emitida ou absorvida é 
uma fração da energia emitida ou absorvida por um corpo 
negro. 
 
Figura 4 – Gráfico de emissividade de corpos 
 
e) Corpo não cinzento → a emissividade do corpo varia com o 
comprimento de onda, não sendo proporcional à do corpo negro. 
 
3333 Lei básica Lei básica Lei básica Lei básica 
 
A lei que rege a radiação é chamada lei de Stefan-Boltzmann e 
baseia-se na emissão de um corpo negro: 
�������� 	 
��
														���	 
 
Em que: 
- �������� é a taxa de transferência de calor por radiação que 
pode ser emitida a partir de uma superfície que se encontra 
a uma temperatura T (W); 
- 
 é a constante de Stefan-Boltzmann (W/m².K4); 
 	 5,67 � 10���/�� ∙ �
 	 0,1714 � 10��!"#/$ ∙ %"� ∙ °'
 
Transferência de Calor - Radiação 
 
- A é a área da superfície através da qual a transferência de 
calor por radiação ocorre (m²); 
- T é a temperatura da superfície do corpo (K). 
 
a) Considerando ε=1 a emissividade do corpo negro, os demais 
corpos emitem de 0≤ε<1. Portanto, para os demais corpos: 
����� 	 )
��
														���	 
 
Valores típicos de ε a 300K: 
Material ε Material ε 
Prata polida 0,02 Pintura branca 0,90 
Cobre polido 0,03 Madeiras 0,92 
Ouro polido 0,03 Pele humana 0,95 
Alumínio 0,07 Água 0,96 
Aço inox polido 0,17 Papel branco 0,97 
Alumínio anodizado 0,82 Pintura preta 0,98 
 
b) Considerando *=1 a absortância do corpo negro, os demais 
corpos absorvem de 0≤*<1. Portanto, para os demais corpos: 
 
�+,-� 	∝ �/01� 
 
Obs.: Tanto a emissividade ()) quanto a absortância (*) 
dependem da temperatura (T) e do comprimento de onda (2). 
 
5555 Transferência líquida de calor por radiaçãoTransferência líquida de calor por radiaçãoTransferência líquida de calor por radiaçãoTransferência líquida de calor por radiação 
 
Depende: 
- das propriedades das superfícies; 
- da orientação de uma superfície em relação à outra; 
- interação entre as superfícies no meio. 
Se: 
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Transferência de Calor - Radiação 
 
Desta forma: 
 
����� 	 )
�-C�-
 D �E
F 
estando o corpo completamente delimitado por uma superfície 
muito maior ou preta, a uma temperatura T∞, separados por um 
gás que não interfere na radiação (o ar, por exemplo). 
 
 
Figura 5 – Radiação líquida 
 
 
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