Transferência de Calor: Condução, Convecção e Radiação

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR
CONDUÇÃO, CONVECÇÃO E RADIAÇÃO
Profª. Ma. Bruna Tarciana Cavalcante Bezerra
Curso de Engenharias
Fenômenos de Transportes
FENÔMENOS DE TRANSPORTES
Transferência de Calor
TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
 É definida como a transferência de energia de uma região para outra como resultado de uma
diferença de temperatura entre elas;
 Sempre que existir uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios
ocorrerá transferência de calor;
 Por exemplo, se dois corpos a diferentes temperaturas são colocados em contato direto,
como mostra a figura, ocorrerá uma transferência de calor do corpo de temperatura
mais elevada para o corpo de menor temperatura até que haja equivalência de
temperatura entre eles. Dizemos que o sistema tende a atingir o equilíbrio térmico.
MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
A transferência de calor pode ser decorrente de três mecanismos:
 Condução:
A transferência de energia ocorre em um meio sólido
 Convecção: 
A transferência de energia ocorre entre uma superfície sólida e um fluido em movimento
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Transferência de Calor
 Radiação:
A troca líquida de energia (emitida na forma de
ondas eletromagnéticas) entre duas superfícies a
diferentes temperaturas, na ausência de um meio
interveniente
CONDUÇÃO
 A condução está relacionada ao transporte de energia térmica (calor) em um meio
sólido devido ao gradiente de temperatura;
 Sempre que um gradiente de temperatura existir nesse meio, o calor fluirá da região de
temperatura mais alta para a de temperatura mais baixa;
 Para a condução de calor por um meio, a taxa de transferência de calor é calculada a
partir da lei de Fourier:
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Transferência de Calor
𝒒 =
𝑲𝑨
𝑳
𝑻𝑸 − 𝑻𝑭
CONDUÇÃO 
 O parâmetro K trata-se da condutividade térmica do material (W/(m.K)), e é
característico do mesmo;
 Tal parâmetro é alto em metais, variando de 20 a 700 W/m.K, pois nesses materiais os
elétrons podem se movimentar livremente;
 Isolantes térmicos são compostos de materiais de baixa condutividade térmica (~0,04
W/m.K), devido à quantidade de ar incorporado na estrutura interna.
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Transferência de Calor
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Transferência de Calor
CONVECÇÃO
 A transferência de calor por convecção ocorre entre um fluído em movimento e uma
superfície quando os dois se encontram a diferentes temperaturas;
 Para esse mecanismo, a taxa de transferência de calor pode ser calculada a partir da
relação:
𝒒𝒄 = 𝒉𝑨𝜟𝑻
Sendo h coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m².K);
A a área de transferência de calor (m²);
ΔT a diferença entre as temperaturas.
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Transferência de Calor
RADIAÇÃO
 A quantidade de energia deixando uma superfície com calor radiante depende da
temperatura absoluta e da natureza da superfície;
 Se o corpo negro irradiar para um envoltório fechado que também é negro (ou seja,
absorve toda energia radiante incidente em cima dele), a taxa líquida de transferência
de calor radiante é dada por:
𝒒𝒓 = 𝝈𝑨 𝑻
𝟒 − 𝒕𝟒
Sendo σ uma constante de Stefan-Boltzmann, cujo valor é 5,67x10-8 W/m².K4
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Transferência de Calor
Importante: Corpo negro é um objeto hipotético que absorve toda a radiação
eletromagnética que nele incide, emitindo radiação, o que permite determinar
sua temperatura.