ATIVIDADE_SOBRE_RADIAÇÃO_TÉRMICA (1)

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RADIAÇÃO TÉRMICA
LETÍCIA COELHO FERRARI
11098214
ATIVIDADE SOBRE RADIAÇÃO TÉRMICA – TRANSFERENCIA DE CALOR I – 2019-1
Letícia Coelho Ferrari 11098214
Qual a definição de radiação térmica?
A radiação térmica é uma radiação eletromagnética gerada pelo movimento térmico das partículas eletricamente carregadas que formam a matéria. Portanto, toda matéria, com temperatura superior ao zero absoluto, emite radiação eletromagnética e a transferência de energia ocorre mesmo através do vácuo.
Por se tratar de um fenômeno relacionado a partículas da matéria, seu comportamento só foi corretamente explicado após a descoberta da física quântica.
Ebλ é a radiância espectral [W / (μm3)];
h é a constante de Planck [6,626 069 57 e-34  J.s];
c é a velocidade da luz no meio em questão [ 299 792 458 m/s no vácuo];
λ é o comprimento de onda da radiação [m];
T é a temperatura do corpo negro [K];
k é a constante de Boltzmann [ 1,380 648 8 e-23 J/K];
C1 e C2 são constantes. 
Em outras palavras, é a radiação emitida por um corpo devido à sua temperatura: todo corpo emite este tipo de radiação para o meio e dele a absorve também.
 Em baixas temperaturas a maior taxa de emissão está na faixa do infravermelho. Aumentando-a gradativamente, ele começa a emitir luz visível, de início a luz vermelha, passando a seguir para a amarela, a verde, a azul e, em altas temperaturas, a luz branca, chegando à região do ultravioleta do espectro eletromagnético. 
O que defini um material condutor e um material não condutor?
Nos materiais condutores de eletricidade, como por exemplo os metais, há uma grande quantidade de elétrons livres que fazem com que seja refletida grande parte da energia térmica incidente, resultando em pequena absorção e, portanto, pequena emissão de energia térmica. Já nos materiais não condutores, há poucos elétrons livres e a absorção da energia térmica se dá em grande quantidade no reticulado estrutural do material. Toda a radiação térmica na superfície dos materiais é função da quantidade de elétrons livres presentes no mesmo.
O que se entende por “isolante resistivo”? Quais são eles?
Os materiais considerados isolantes térmicos são caracterizados basicamente por dois tipos de efeitos: o resistivo e o radiante.
A isolação resistiva ocorre pela resistência do material à condução de calor. Como o ar é um elemento que apresenta grande resistência à condução, os melhores isolantes resistivos são aqueles que confinam o ar em pequenas células no seu interior de modo a eliminar movimentos de convecção. Isolantes como lã de vidro, lã de rocha e poliestireno expandido são exemplos típicos desta categoria e se caracterizam pela sua baixa condutividade térmica. Esta propriedade é medida no Laboratório de Conforto Ambiental e Sustentabilidade de Edifícios (LCA) pelos métodos da norma ASTM C177 e da Norma ASTM C518. 
O que você entende por um material de baixa emissividade?
A emissividade de um material é medida através das características superficiais dele. Na maioria dos sólidos, a radiação emitida pelas moléculas do seu interior é absorvida pelas moléculas adjacentes, sendo somente a energia emitida em até 1 micrômetro da superfície do material a que efetivamente deixa o corpo. Entendo como um material de baixa emissividade aquele com uma condição de superfície que emite baixos níveis de energia térmica radiante (calor), sendo pouco influenciado em sua estrutura molecular pela radiação incidida pelo meio.
Defina: poder emissivo, radiosidade, fator de forma e emissividade.
Resposta:
Poder Emissivo: A radiação que é emitida por um objeto ocorre através de sua superfície. A taxa na qual a energia é transferida e denominada poder emissivo de superfície (E). A lei de Stefan- Boltzmann prevê um limite superior para esse poder emissivo, dado pela expressão: 
 
 onde: E = taxa de energia liberada por unidade de área [Wm-2];
 σ = constante de Stefan-Boltzmann: 5,67 . 10-8 [Wm-2K-4]; 
 T = temperatura da superfície [K]. 
Quando uma superfície emite neste limite superior, é conhecidda como emissor ideal ou corpo negro.
Radiosidade: A radiosidade de uma superfície consiste na taxa que a energia a deixa (energia/unidade de tempo/unidade de área)
Incluindo a energia emitida pela superfície e a energia refletida por outras superfícies.
A Radiosidade trata corretamente interações difusas em ambientes fechados, onde a relação entre qualquer superfície é sempre difusa-difusa. 
Fator de forma: Para o problema de transferência de calor de radiação entre duas superfícies ou mais existe a dependência forte das geometrias e orientações das superfícies, assim como de suas propriedades radiantes e temperaturas, já para as características geométricas do problema de transferência radiante, o que é considerado é o fator de forma, que é a posição relativa entre as duas superfícies estudadas, bem como as suas dimensões. Trata-se, portanto, de uma verificação de “forma geométrica”. O cálculo das integrais resultantes constituem os chamados fatores de forma de radiação
Emissividade: Na lei de Stefan-Boltzmann, introduz-se um termo conhecido como emissividade ε: 
A emissividade é uma propriedade que fornece uma medida da capacidade de emissão de energia de uma superfície em relação ao corpo negro. Por isso 0 ≤ ε ≤ 1. 
A emissividade é uma quantidade adimensional que como vimos acima, assume valores entre zero e um. Para uma superfície perfeitamente refletora ε = 0 (espelho perfeito) e para uma superfície perfeitamente absorvedora ε = 1 (corpo negro ideal). 
6.	Na Figura 3 do artigo científico, qual a diferença dos materiais “pintura aluminizada envelhecida” e ‘folha de alumínio polida”?
Ambos os materiais são de materiais de construção opacos.
No gráfico podemos observar que a “folha de alumínio polida” possui baixa absortância à radiação solar e consequente alta refletância à radiação solar e também possui baixa emissividade no infravermelho longo e consequente alta refletância ao infravermelho longo.
Já a “pintura aluminizada envelhecida” possui todos os índices na média do gráfico, sendo então considerado um material que absorve mais a radiação solar (reflete menos) e possui uma menor refletância ao infravermelho longo e consequentemente uma maior emissividade nesta faixa. 
Logo, como citado na questão 4, por se tratar a folha de alumínio polido de um material de menor emissividade, é possível afirmar que ele emite níveis mais baixos de energia térmica radiante (calor).
7.	Qual a diferença, vantagens e desvantagens de isolantes refletivos e barreiras radiantes? Dê exemplos de cada tipo.
Resposta: Dentre os produtos utilizados para isolar termicamente, existem os que dificultam a transferência de calor por condução (isolantes refletivos) e os que minimizam a passagem por radiação (barreiras radiantes)
Vantagens e Desvantagens :
Isolante Refletivos: Muitas opções no mercado, mais utilizado portanto mais difundido, ótimo desempenho por conta dos valores de resistência dos seus materiais (quanto maior o valor da resistência térmica, menor será a facilidade de passagem de fluxo de calor interior).
Exemplos: o material mais utilizado é a lã de vidro, mas pode ocorrer de ser utilizado outros como painéis metálicos ocos.
Barreiras Radiantes: As barreiras radiantes reduzem a transferência de calor através da baixa emissão e alta reflexão da radiação incidente, são bastante eficientes para reduzir os ganhos térmicos por radiação entre as telhas e forros de edificações, auxiliam por conta disso o redução da perda de energia elétrica principalmente em ambientes climatizados, reduz a necessidade de aumentar potência térmica da fonte geradora de calor.
Barreiras radiantes reduzem o fluxo de calor por radiação, mas seu efeito no fluxo total de calor é relativamente modesto se comparado a um isolante térmico, outra desvantagem que se pode citar é que são materiais mais suscetíveis a oxidação, o que significa umaqueda considerável em seu rendimento.
Exemplos: Geralmente são mantas finas metálicas cobertas de alumínio.
8.	Além dos materiais já conhecidos, quais outros tipos de isolantes refletivos podem ser utilizados nas residências, industriais e equipamentos industriais?
Lã de vidro, lã mineral, lã de ovelha.
Materiais húmidos injetados e projetados
Diversos tipos de espumas à base de poliuretano e poliscianurato, mas também misturas de fibras tradicionais como a lã de vidro e a celulose com aglutinantes (cola e água).
Granulados e fibras amorfas secas 
Celulose, a vermiculite ou a lã de ovelha.
Painéis rígidos
Inclui isolantes térmicos sintéticos como o poliestireno (extrudido e expandido/esferovite) e formulações especiais de poliisocianurato, mas também painéis de lã de rocha ou lã de vidro.
ICFs and SIPs
Os ICFs (Insulated Concrete Forms ou Moldes Isolantes p/ Concreto/Betão Armado) são blocos em poliestireno expandido ou outro material plástico, com um núcleo oco, destinados a serem cheios com concreto/betão (de modo a formar paredes ou outras partes estruturais dos edifícios).
Os SIPs (Structural Insulated Panels ou Painéis Sandwich) são grandes painéis feitos de derivados de madeira, com um núcleo espesso de material isolante, destinados a serem as partes constituintes de paredes e tetos.
Quais os principais pontos que interferem na eficiência de uma barreira radiante?
Resposta: Quanto maior o poder de reflexão da radiação e menor o poder emissivo do material, melhor será a barreira radiante as condições da camada superficial dos materiais são determinantes para o seu desempenho, e por ser composto de materiais que tendem a ter um acumulo de sujeira e oxidação, esse é um grande ponto que interfere na eficiência.
Outro ponto é o modo de instalação horizontal ou fixada a estrutura, e isso deve ser estudado para cada caso, para maximizar o desempenho
Discuta as principais conclusões do artigo científico.
A instalação dos Telhados e telhas cerâmicas são pontos importantes para o aumento da emissividade, pois com isso esse aumento ocorre mais rapidamente quando comparados à telhados com telhas metálicas ou fibrocimento, por exemplo, uma vez que a superfície de baixa emissividade é posicionada voltada para o telhado, possibilitando assim tirar proveito da alta refletância ao infravermelho. Quando o produto é novo, seu desempenho é praticamente o mesmo, porém com o passar do tempo há o acúmulo de poeira que, quando penetra nas frestas das telhas, resulta na elevação da emissividade do material e, consequente queda de sua eficiência.
Os isolante ou barreira radiante tem sua emissividade como característica mais importante em termos de avaliação do desempenho.
Para a preservação das barreiras radiantes, a instalação deve ser feita da maneira correta, na qual qualquer tipo de telhado necessita que sua superfície de baixa emissividade seja voltada ao ambiente, a fim de sanar o problema do aumento de emissividade citado anteriormente devido à falha no processo de instalação.
Isso mostra, quão importe é saber escolher de uma maneira correta o material para cada tipo de situação, como também a uma correta aplicação do mesmo através de uma instalação adequada e compatível com o objetivo de longo prazo que é a redução da absorção da radiação do ambiente externo às instalações isoladas termicamente.