TRANSMISSÃO DE CALOR

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Transferência de Calor: Condução, 
Convecção e Radiação 
• O calor é transferido de um sistema para outro de três 
diferentes maneiras: 
 Condução. 
 Convecção. 
 Radiação. 
• Em situações práticas duas ou três delas costumam 
agir ao mesmo tempo. 
Condução 
• No processo de condução, o calor é transferido entre 
dois sistemas através de um meio que os une. 
Admitimos que nenhuma parte desse meio esteja em 
movimento. Assim, o meio deve ser um sólido rígido 
ou, se um fluido, não deve ter correntes circulantes. 
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Condução 
• Condução de calor em muitos materiais pode ser 
visualizada como a transferência de energia resultante 
das colisões intermoleculares. 
• A condução de calor acontece somente se tivermos 
diferença de temperatura. Experimentalmente: 
DQ T1 – T2 
Dt l 
= kA 
Onde A é a área da secção transversal de um objeto; l, é a distância 
entre os dois elementos que trocam calor, cada um a uma temperatura 
T1 e T2,e k é a constante de condutividade térmica. 
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Condução 
• Quando k é grande: condutores. Bons condutores 
térmicos são também bons condutores elétricos. 
• Quando k é pequeno: isolantes. Péssimos condutores 
térmicos são também péssimos condutores elétricos. 
• Semicondutores se comportam de forma diferente. 
 Péssimos condutores térmicos: 
 Às vezes são isolantes elétricos. 
 Às vezes são condutores elétricos. 
MECÂNISMOS DE TRANSFERÊNCIA 
DE CALOR 
• O fluxo térmico (H) é quantidade de calor que 
atravessa uma superfície na unidade de tempo, ou seja 
é a potência térmica que é transferida, logo exprime-
se em Watts no SI. 
 
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t
Q
H
D
D

Esquematicamente 
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Para pequenas variações de 
temperatura 
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LEI DE FOURIER 
 
 
 
• k – condutividade térmica do material (W/moC) 
• A – área da placa (m2) 
• H – fluxo térmico por condução (W) 
• - gradiente de temperatura (oC/m) 
 
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dx
dt
dx
dT
kA
dt
Q
H 


Para o Estado Estacionário 
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x
T
AKH
D
D
 ..
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Exemplo 
O calor perdido através de uma janela. 
 Calcular o fluxo de calor através do vidro de uma 
janela de 2,0 m x 1,5 m e de 3,2 mm de espessura,se 
as temperaturas de um lado e de outro da superfície 
do vidro forem de 15,0oC (lado de dentro)e 14,0oC do 
lado de fora. 
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Convecção 
• Este mecanismo não envolve transferência 
microscópica de calor, por átomos ou moléculas, 
como descrito acima. Convecção é o fluxo de calor 
devido a um movimento macroscópico, carregando 
partes da substância de uma região quente para uma 
região fria. Este mecanismo possui dois aspectos, um 
ligado ao princípio de Arquimedes e outro ligado à 
pressão. 
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Radiação 
• Condução e convecção necessitam da presença de 
meio material para que haja transferência de calor de 
uma região mais quente para uma região mais fria. 
• A Radiação não necessita de meio material para a 
transferência de calor; ele é transferido através da 
radiação eletromagnética, como no caso da radiação 
solar. 
• A equação de Stefan-Boltzmann: 
 
 
Onde s é a constante de Stefan – Boltzmann= 5,67 x 10-8 W/m2 K4, e 
e é a emissividade, um número entre 0 e 1 que é característico do 
material. 
. 
4ATe
t
Q
s
D
D
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Radiação 
• Superfícies pretas têm a emissividade perto de 1, 
enquanto que superfícies espelhadas têm 
emissividade próxima de zero. 
• O valor da constante e depende muitas vezes da 
temperatura do corpo. 
• Uma superfície que absorve com facilidade 
também emitem com facilidade. 
• Um objeto jamais é capaz de somente emitir energia 
para o ambiente mas também de abosrver energia 
deste ambiente. 
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Radiação 
• A valor da rede de energia radiante de um objeto pode 
ser dada por: 
 
 = esA(T1 – T2 ) 
 
 onde A é a superfície do objeto, T1 é a temperatura e e 
é a emissividade à temperatura T1, e T2 é a temperatura 
da vizinhança. 
• No caso de equilébrio T1 = T2 and DQ/Dt = 0, portanto 
os coeficientes de emissão e absorção devem ser os 
mesmos. Um bom condutor é também um bom 
emissor. 
DQ 
DT 
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Radiação proveniente do Sol 
• Cerca de 1350 J de energia atingem a atmosfera da Terra 
provenientes do Sol por segundo e por metro quadrado de 
área que é atingida por raios solares segundo um ângulo 
de 90o . 
• 1350 J/s m2 = 1350 W/m2 
• A atmosfera deve absorver algo em torno de 70% desta 
energia antes dela atingir o solo dependendo da 
quantidade de nuvens. (Cerca de um quarto da superfície 
da Terra costuma estar sempre recoberta de nuvens.) 
• Em um dia claro cerca de 1000 W/m2 chegam a atingir a 
superfície da Terra. 
. 
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Radiação proveniente do Sol 
 Um objeto com emissividade e e com área A de 
frente para o Sol absorve calor medido em watts: 
 
 = (1000 W/m2)eAcosq 
 
 onde q é o ângulo entre os raios solares e a linha 
perpendicular à superfície A. 
DQ 
DT 
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Exemplo 1 
 
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Exemplo 1 
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Exemplo 2 
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Exemplo 3 
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