Aula 6

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Transferência de Calor - Radiação 
 
1 Radiação térmica 
 
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 térmica. 
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) 
 
2 Parâmetros diferenciadores de corpos: 
 
Os corpos são diferenciados em termos de radiação térmica de acordo com o 
comportamento dos raios incidentes quando o atingem. 
Podem acontecer as seguintes situações: 
 
Transferência de Calor - Radiação 
 
- refletxão; 
- absorção; 
- refração. 
 
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; 
- 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. 
 
 
Figura 4 – Gráfico de emissividade de corpos 
d) Corpo cinzento → corpo cuja 
energia emitida ou absorvida é uma 
fração da energia emitida ou 
absorvida por um corpo negro. 
e) Corpo não cinzento → a 
emissividade do corpo varia com o 
comprimento de onda, não sendo 
proporcional à do corpo negro. 
 
Transferência de Calor - Radiação 
 
3 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�� !"/ℎ ∙ $!� ∙ °&� 
- 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 
 
Obs.: A emissividade (() depende da temperatura (T) e do comprimento de onda ()). 
 
4 Transferência 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: 
��*+,- < ���/- 					⇒ 					12342	567ℎ6	8783596 
��*+,- > ���/- 				⇒ 					12342	483;8	8783596 
 
Transferência de Calor - Radiação 
 
Desta forma: 
����� = (	
-<�-
� = �>
�? 
 
Podendo estar 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 
 
Mas também acontece a radiação entre os corpos e o ar, entre o ar e os corpos e 
entre corpos que estão no mesmo ambiente. Desta forma, na solução de problemas 
deve-se especificar qual a taxa de troca deve ser observada. 
Desta forma: 
- ε a ser considerado é do corpo de maior temperatura (Ts); 
- a área a ser considerado é a do corpo de maior temperatura (Ts); 
- T∞ é a temperatura do corpo de menos temperatura. 
Observação: na determinação da taxa de radiação, deve-se sempre usar 
temperaturas absolutas (K ou °R).