Eqpmaq
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Disciplina:Equipamentos De Petróleo58 materiais446 seguidores
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n é o numero de moles
correspondente a essa massa do sistema.

A variação total de energia de um sistema é

 ¤' ƒ ¤& � z¤L' ƒ ¤L&{  z¤7' ƒ ¤7&{  z»' ƒ »&{}e ∆¤ � ∆¤L  ∆¤7  ∆» (2.43)
Um aspecto fundamental do conceito de energia é que ela se conserva. Assim, para o sistema experimentar

precisamente a mesma variação de energia durante os processos não-adiabáticos e durante o processo adiabático, a

transferência de energia líquida para o sistema em cada um destes processos tem que ser a mesma. Segue-se que as

interações de calor envolvem transferência de energia. Mais ainda, a quantidade de energia Æ transferida para um
sistema fechado por meios que não através de trabalho tem que ser igual à soma da variação de energia transferida

do sistema com a quantidade de energia transferida do sistema sob a forma de trabalho. Assim, escreve-se:

Æ � z¤' ƒ ¤&{  ? (2.44)

Esta expressão pode ser reescrita como

¤' ƒ ¤& � Æ ƒ? (2.45)

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a qual estabelece que a variação da energia do sistema é igual à transferência líquida de energia para o sistema,

como foi concluído antes.

TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA POR CALOR

A quantidade designada por Æ é responsável pela energia transferida para um sistema fechado durante um
processo através de outro meio que não o trabalho. Baseado na experiência sabe-se que tal transferência de energia

é induzida apenas como resultado de uma diferença de temperatura entre o sistema e sua vizinhança, e ocorre

somente na direção decrescente de temperatura. Este meio de transferir energia é chamado de transferência de

energia através do calor. Devido à importância deste conceito em Termodinâmica aplicada à Engenharia, esta seção

é dedicada a uma consideração adicional sobre a transferência de energia por calor.

CONVENÇÃO DE SINAIS, NOTAÇÃO E TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

O símbolo Æ designa uma quantidade de energia transferida através da fronteira de um sistema em uma
interação de calor com a vizinhança do sistema. A transferência de calor para um sistema é considerada positiva, e a

transferência de calor de um sistema é considerada negativa.

Æ � 0: calor transferido para o sistema
Æ Ø 0: calor transferido do sistema
Esta convenção de sinais é utilizada ao longo deste texto.No entanto, assim como foi indicado para o caso

de trabalho, algumas vezes é conveniente mostrar a direção da transferência de energia por uma seta no desenho

que representa o sistema, e a transferência de calor é considerada positiva na direção da seta. Em um processo

adiabático, não existe transferência de energia por calor.

Esta convenção de sinais para a transferência de calor é justamente o inverso daquela adotada para o

trabalho, em que um valor positivo para ? significa uma transferência de energia do sistema para a vizinhança.
Estes sinais para calor e trabalho são um legado de engenheiros e cientistas que estavam preocupados

principalmente com motores a vapor e outros dispositivos que produzem trabalho na saída a partir de uma entrada

de energia por transferência de calor. Para tais aplicações, era conveniente considerar tanto o trabalho produzido

quanto a entrada de energia por transferência de calor como quantidades positivas.

A quantidade de calor transferida depende dos detalhes do processo, e não apenas dos estados inicial e

final. Assim, da mesma forma que o trabalho, o calor não é uma propriedade.

Vimos que dois ou mais corpos, inicialmente a temperaturas diferentes, acabam atingindo um estado de

equilíbrio térmico. Vimos mais: o calor passa sempre dos corpos de temperatura mais alta para os de temperatura

mais baixa. Nada dissemos, porém, sobre o modo pelo qual o calor passa de um corpo para outro ou dentro de um

mesmo corpo de um ponto para o outro. É o que veremos a seguir.

O calor pode ser transmitido de três modos: por condução, por convecção e por irradiação (ou radiação).

Na CONDUÇÃO a transferência de calor é feita de molécula a molécula, sem que haja transporte das

mesmas.

Na CONVECÇÃO a transferência de calor também se faz de molécula a molécula, mas, simultaneamente,

verifica-se um transporte de matéria.

Na IRRADIAÇÃO a transferência de calor é feita de um corpo para outro, mesmo que entre eles não

exista qualquer ligação material. A energia térmica de um corpo é transformada em energia radiante que se

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propaga por meio de ondas eletromagnéticas. Estas são transformadas novamente em calor, quando absorvidas

pelo corpo sobre o qual incidem.

 CONDUÇÃO

A transferência de energia por condução pode ocorrer em sólidos, líquidos e gases. A condução pode ser

imaginada como a transferência de energia das partículas com maior conteúdo de energia de uma substância para as

partículas adjacentes que têm menor conteúdo de energia, devido a interações entre as partículas. A taxa temporal

de transferência de energia por condução é quantificada macroscopicamente pela lei de Fourier. Como uma

aplicação elementar, considere a Fig. 2.9, que mostra uma parede plana de espessura L em regime permanente,

onde a temperatura T(x) varia linearmente com a posição x. Pela lei de Fourier, a taxa de transferência de calor

através de qualquer plano normal à direção x, ÆÛ, é proporcional à área da parede, A, e ao gradiente de temperatura
na direção x, ΔT/Δx.

ÆÐÛ � ƒDh ∆í∆Û (2.46)

em que a constante de proporcionalidade k é uma propriedade chamada de condutividade térmica. Portanto,

para o exemplo da Fig. 2.9.

ÆÐÛ � ƒDh �íJ% 퉢 � (2.47)

RADIAÇÃO

A radiação térmica é emitida pela matéria como resultado de mudanças na configuração eletrônica dos

átomos ou moléculas no seu interior. A energia é transportada por ondas eletromagnéticas (ou fótons).

Diferentemente da condução, a radiação térmica não depende de nenhum meio para propagar-se e pode até

mesmo ocorrer num vácuo. As superfícies sólidas, gases e líquidos emitem, absorvem e transmitem radiação

Figura 2.9 - Ilustração da lei da condução de Fourier

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térmica em vários graus. A taxa na qual a energia é emitida, ÆÐß, a partir de uma superfície de área A é
quantificada macroscopicamente por uma forma modificada da lei de Stefan-Boltzmann.

ÆÐß � ��h;ºŽ (2.48)

que mostra que a radiação térmica está associada à quarta potência da temperatura absoluta da superfície,;º. A
emissividade, ε, é uma propriedade da superfície que indica a eficiência da superfície irradiante (0 ≤ ε ≤ 1,0), σ é

a constante de Stefan-Boltzmann, Em geral, a taxa líquida de transferência de energia por radiação térmica entre

duas superfícies envolve relações entre as propriedades das superfícies, suas orientações em relação às outras, a

extensão na qual o meio de propagação espalha, emite a absorve radiação térmica, e outros fatores.

CONVECÇÃO

A transferência de energia entre uma superfície sólida a uma temperatura ;º e um gás ou líquido
adjacente em movimento a uma outra temperatura ;þ tem um papel importante no desempenho de muitos
dispositivos de interesse prático. Essa transferência é comumente denominada convecção. Como ilustração,

considere a Fig.2.8, em que ;º> ;þ Nesse caso a energia é transferida no sentido indicado pela seta devido aos
efeitos combinados da condução no ar e do movimento global de ar. A taxa de transferência de energia da

superfície para o ar pode ser quantificada pela seguinte expressão empírica:

ÆÐt � ‚hz;º ƒ ;þ{ (2.49)

conhecida como lei do resfriamento de Newton. Na equação, A é a área da superfície, e o fator de

proporcionalidade h é chamado de coeficiente de transferência de calor. Em aplicações subseqüentes da

equação um sinal negativo pode ser introduzido no lado direito em conformidade com a convenção de sinais

para transferência de calor.

O coeficiente de transferência de calor não é uma propriedade