TCM unidade 1 AULA 3

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DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE 
CALOR E MASSA
PROF. BRUNO QUEIROGA
AULA 3AULA 3
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
Humanos são capazes de controlar suas taxas de produção de calor e 
d d d l t i d t t t de perda de calor para manter aproximadamente constante a sua 
temperatura corporal de Tc= 37°C sob uma ampla faixa de condições 
ambientais. Este processo é chamado de termorregulação. Com a p g ç
perspectiva de calcular a transferência de calor entre um corpo 
humano e sua vizinhança, focamos em uma camada de pele e 
gordura com sua superfície externa exposta ao ambiente e sua gordura, com sua superfície externa exposta ao ambiente e sua 
superfície interna a uma temperatura um pouco abaixo da temperatura 
corporal, Ti= 35°C = 308 K. Considere uma pessoa com uma camada 
de pele/gordura com espessura L = 3 mm e com condutividade 
térmica efetiva k = 0,3 W/(m.K). A pessoa tem uma área superficial de 
1,8 m2 e está vestindo roupa de banho. A emissividade da pele é  = , p p
0,95.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6 (cont )Exemplo 1.6 (cont.)
Pede-se:
1 E t d T 297 K l é 1. Estando a pessoa no ar em repouso a T = 297 K, qual é a 
temperatura superficial da pele e a taxa de perda de calor para o 
ambiente? A transferência de calor por convecção para o ar é p ç p
caracterizada por um coeficiente de convecção natural h = 2 W/m².K
2. Estando a pessoa imersa em água a T = 297 K, qual é a 
temperatura superficial da pele e a taxa de perda de calor? A temperatura superficial da pele e a taxa de perda de calor? A 
transferência de calor por convecção para a água é caracterizada por 
um coeficiente de convecção natural h = 200 W/m².K
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6 (resposta)Exemplo 1.6 (resposta)
 Balanço de energia
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
ConsideraçõesConsiderações
 Regime estacionário
 Cond ção nidimensional atra és da pele Condução unidimensional através da pele
 K constante
 Grande superfície envolvendo uma outra muito menor
 Roupa de banho sem interferência na perda de calor
 Radiação solar desprezível
 Água opaca à radiação e o ar, transparente.Água opaca à radiação e o ar, transparente.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
Balanço de Energia na superfície da pele
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
De outra forma:
Com Tviz=Tinf
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
Supondo Ts=305K e calculando h r através de:
Calculando Ts a partir da penúltima equação:
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
Recalculando h r e T s os valores não mudam. Logo , Ts é o calculado 
anteriormente.
A taxa de calor perdida é:
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 6Exemplo 1.6
Para o segundo item, a radiação não aquece a pele, logo hr é zero.
A taxa de calor perdida é:
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 8Exemplo 1.8
Um recipiente fechado cheio de café quente encontra-se em uma sala cujo ar e 
paredes estão a uma temperatura fixa. Identifique todos os processos de p p q p
transferência de calor que contribuem para o resfriamento do café. Comente sobre 
as características que contribuíram para um melhor projeto do recipiente.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 8Exemplo 1.8
Um recipiente fechado cheio de café quente encontra-se em uma sala cujo ar e 
paredes estão a uma temperatura fixa. Identifique todos os processos de p p q p
transferência de calor que contribuem para o resfriamento do café. Comente sobre 
as características que contribuíram para um melhor projeto do recipiente.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Exemplo 1 8 (resposta)Exemplo 1.8 (resposta)