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Mecanismos de 
Transferência de Calor
BC0303 Aula 4
2N1
Maurício D. Coutinho Neto mauricio.neto@ufabc.edu.br
Mecanismos de Transferência de Calor
• Condução, convecção e radiação
• Transferência de calor ≡ transferência de energia. Que 
unidades ? J/s - Unidade de energia por unidade de tempo
• Como você acha que o calor é transferido de uma lata de 
cerveja em um freezer ? Quais mecanismos ?
• E quanto ao calor transferido à você em um dia quente de 
verão ?
• Em geral os mecanismos de transferência de calor estão em 
ação simultaneamente!!
• Os mecanismos são fisicamente muito diferentes e portanto 
tem formulação matemática distinta
Condução
• Quais as características principais do fenômeno de 
condução de calor ?
• Quais as características principais do fenômeno de 
condução de calor ?
• Ocorre entre dois corpos que estejam em contato
• Deve existir uma diferença de temperatura entre estes dois 
corpos
• Tem origem no comportamento da estrutura microscópica do 
material (assim como a expansão térmica)
Condução
Condução
• A energia é transferida alo 
longo do material pela colisão 
entre átomos adjacentes
• O processo é estacionário (TH e 
Tc não mudam)
Bom condutor ≡ k elevado; bom isolante k baixo
k é a condutividade térmica do material
Condução
Lei de Fourier
Integrando dos dois lados:
δQ é o calor transferido em δL de material
Obtendo
1
A
Q
t
= −k∂T
∂L
1
A
∫ Lf
Li
Q
t
dL = −k
∫ Tf
Ti
dT
Resistência Térmica
• Quando queremos isolar um 
ambiente (minimizar as perdas por 
condução de calor) faz mais 
sentido falarmos de resistência 
térmica.
Quais são as unidades ?
k =Q/tA x L/ΔT
k tem unidades de fluxo de calor (Q/A) por 
distancia/(diferença de temperatura)
Tipicamente a condutividade é dada por unidade de 
comprimento k/L = W/m2K
Resistência Térmica
Quais são as unidades ?
Tipicamente a resistividade térmica é dada por L/k = 
m2K/W
Note o paralelo entre as definições de condutividade e 
resistividade elétrica 
Um valor elevado de R caracteriza um bom isolante 
térmico; um valor baixo de R um bom condutor térmico
Generalização para Várias Camadas
Qual a restrição natural do 
problema ? Q1=Q2 ou P1=P2
Resolvendo para TX 
encontramos
Substituindo acima:
P =
k2A(TH − TX)
L2
=
k1A(TX − TC)
L1
Resistência Térmica
Em função da resistividade térmica temos
P = A
(TH − TC)
R2 + R1
Desta forma o comportamento da resistividade 
é análogo ao da resistividade elétrica para um 
sistema em série! A resistência total é a soma 
das resistências colocadas em série.
Generalização para Várias Camadas
Para n camadas encontramos:
Rtotal =
∑
n
Ln
kn
=
∑
n
Rncom
A resistência total é a soma das resistências 
individuais.
Alguns Valores da Condutividade Térmica
Radiação
• Quais as características principais do fenômeno de 
transferência de calor por radiação? (ex. fogueira, ferro 
incandescente, o sol)
Radiação
• Quais as características principais do fenômeno de 
transferência de calor por radiação?
• Não precisa de contato (meio) entre os corpos
• A troca de energia e feita por meio de ondas 
eletromagnéticas
• Este tipo de onda eletromagnética é chamada de radiação 
térmica
• Todo corpo acima do zero absoluto emite radiação térmica
• Todo corpo em um ambiente a temperatura acima do zero 
absoluto absorve radiação térmica
• Não esta relacionado - absolutamente - com a radiação 
nuclear
Radiação
Taxa de emissão é dada por:
σ é a constante de Stefan-Boltzmann dada em W/m2K4
ε é a emissividade da superfície variando de 0 a 1 
(corpo negro)
T é a temperatura do corpo
A taxa de absorção de radiação térmica é dada por
A taxa líquida de absorção de radiação térmica é 
portando dada por
Prad = σ"AT 4
Prad = σ"AT 4amb
Prad = σ"A(T 4amb − T 4)
Radiação
• Ao lado temos um 
termograma (coloração 
artificial) de duas casas - uma 
com bom isolamento térmico 
(R alto) outra com um mal 
isolamento térmico.
• Quais os principais processos 
de transferência de calor você 
pode identificar nesta figura ?
Convecção
• Quais as características principais do fenômeno de 
convecção? (aquecimento de água, fenômenos 
meteorológicos, flambar da chama)
Convecção
• Quais as características principais do 
fenômeno de convecção? (aquecimento de 
água, fenômenos meteorológicos, flambar 
da chama)
• Ocorre em um meio fluido
• Provocado por variações locais na 
densidade do fluido
• Necessita de uma diferença de 
temperatura entre o fluido e uma 
superfície sólida
• Fundamental para a descrição de 
fenômenos meteorológicos
• Modelagem matemática é complexa
Exercício de Fixação
A fig. Mostra a seção transversal de uma 
parede feita de pinho de espessura La e 
outra de tijolos, de espessura Ld=2La, 
“sanduichando” duas camadas de materiais 
desconhecidos com espessuras e 
condutividades térmicas idênticas. 
Condutividade térmica pinho = Ka e do 
Tijolo= 5,0 Ka. A área A da face da parede é 
desconhecida. A condução térmica através 
da parede atinge o regime estacionário; As 
únicas temperaturas nas faces conhecidas 
são :T1=25 ºC; T2=20 ºC; e T5=-10ºC. 
Qual a temperatura na interface T4?