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Aula 01: Apresentação da disciplina. Aula 02: Fluidos Aula 02: Princípio Steven e Pascal Aula 03: Princípio de Arquimedes e Eq da Continuidade Aula 04: Eq de Bernoulli Aula 05: MHS – Massa-mola Aula 06: MHS - Pêndulo Aula 07: Energia no MHS Aula 08: Ondas Aula 09: Temperatura e Dilatação Térmica Aula 10: Calorimetria Aula 11: Transferência de Calor Física Teórica Experimental II Profª Dra Francelli Klemba Coradin francellikc@hotmail.com Transmissão de Energia Térmica Os mecanismos fundamentais de transferência de calor são: Condução Convecção Radiação Condução Térmica • É o processo de transferência de energia, através de um material, pela troca de energia entre partículas adjacentes, isto é, quando moléculas ou átomos que estão a uma temperatura mais elevada transferem parte de sua energia para as moléculas ou átomos vizinhos que estão com energia mais baixa. Condução Térmica A condução ocorre principalmente nos metais (condutores térmicos). São exemplos de isolantes térmicos: água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc. Aplicações de isolantes térmicos: Os iglus, embora feitos de gelo, impedem a condução de calor para o meio externo. Elevando, assim sua temperatura interna. Equação de Fluxo de Calor ▫ Φ: Fluxo de calor ▫ Q: Quantidade de Calor ▫ Δt: Intervalo de Tempo ▫ k: Coeficiente de condutividade térmica ▫ A: Área da seção transversal ▫ ΔT : Variação de temperatura ▫ L: Espessura do objeto L ΔTA k t Q Exemplo 1 • Uma porta retangular de vidro com altura de 1,80 m, largura 2,00 m e com 6 mm de espessura, separa a sala da varanda, a sala deve ter uma temperatura mantida a 20°C da temperatura ambiente da sacada de 35°C. Determine qual é o fluxo de calor que atravessa essa porta, sabendo que a condutividade térmica do vidro é 0,80 W/m.K. Convecção Térmica o Transmissão de calor em que a energia térmica é propagada mediante o transporte de matéria, havendo portanto, deslocamento de partículas. Processo onde ocorre transferência de calor em líquidos e gases pela diferença de densidade entre o fluido mais “quente” e o mais “frio”. Exemplo: uma panela contendo água recebe calor na parte inferior e a maior parte do calor é transferido por correntes de convecção que se formam na água. Exemplos de Convecção Térmica Brisa litorânea: De dia, o ar junto à areia se aquece e, por ser menos denso, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a água. Assim, forma-se a brisa que sobra do mar para a terra, a brisa marítima. À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que sopra da terra para o mar, a brisa terrestre. Transferência de Calor por Convecção É diretamente proporcional à área da superfície (A). A viscosidade do fluido retarda o movimento da convecção natural nas vizinhanças da superfície, dando origem, a uma película ao longo da superfície. A convecção forçada diminui a espessura dessa película. Convecção Natural e Convecção Forçada TAh .. h = coeficiente de película A = área ΔT = variação de temperatura Exemplo 2 Uma parede com 5 m2 de área, está sujeita a um fluxo de calor de 6000 W, sabendo que a temperatura ambiente é de 22ºC, determine a temperatura da superfície da parede, sabendo que o coeficiente de película é de 25 W/m2.°C Radiação Térmica A radiação é um processo de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, inclusive no vácuo. Exemplo: O Sol transfere calor ao nosso planeta por meio de radiação, através de ondas eletromagnéticas com frequências na faixa do infravermelho, radiação visível e ultravioleta. Propagação do calor: efeito combinado A tartaruga recebe calor do sol por radiação e a areia aquece o tapete que, por condução, aquece a tartaruga. O ar ao seu redor se aquece por convecção. Radiação Térmica: Curiosidade Efeito estufa é o nome dado à retenção de calor na Terra causada pela concentração de gases de diversos tipos. A intensificação desse fenômeno ocorre com a emissão de alguns poluentes e é responsável pelo aumento da temperatura média do planeta, o que pode causar sérios problemas ambientais. Os gases estufa (que impedem a dispersão dos raios solares) de maior concentração na Terra são o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O) e compostos de clorofluorcarbono (CFC). A maioria deles é proveniente da queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e derivados), florestas e pastagens. Taxa de Radiação de Energia É proporcional à área. Aumenta muito rapidamente com a temperatura. Depende da natureza da superfície 4TeA A = área e = emissividade σ = constante de Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8W/m2.K4) T = temperatura em Kelvin Exemplo 3 Sabendo que a área total do corpo humano é 1,20 m2 e que a temperatura da superfície é 36,4°C, calcule a taxa total de transferência de calor do corpo por radiação. Se o meio ambiente está a uma temperatura de 20°C, qual a taxa resultante do calor perdido pelo corpo por radiação? A emissividade do corpo é próxima da unidade, independentemente da cor da pele.
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