LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE RELATÓRIO DE ATIVIDADES – LABORATÓRIO: MEDIDAS DE TEMPERATURA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ[pic 1]

Victorien Gerardo Nago 34622 EHD

LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE (EMT 313)

RELATÓRIO DE ATIVIDADES – LABORATÓRIO 2: MEDIDAS DE TEMPERATURA

ITAJUBÁ

2016

RESUMO[pic 2]

A prática laboratorial realizada no dia 28 de março de 2016 consistiu em efetuar medidas de temperatura na direção axial de uma barra de bronze alumínio esquentando-a com o auxílio de um maçarico colocado em sua extremidade. Durante o experimento foram realizadas medidas experimentais de temperatura em dois intervalos de tempo t1 e t2.

I.) INTRODUÇÃO

A abordagem clássica para a descrição do comportamento de uma barra circular submetida a uma brusca variação de temperatura em seus extremos consiste em considerar o fluxo de calor como sendo unidimensional (ou seja, admite-se a temperatura da barra como sendo uniforme ao longo de cada seção da mesma), desprezando-se a variação das propriedades físicas dos materiais com a temperatura.

Calor é uma forma de energia transferida de um corpo para outro, por conta de uma diferença de temperatura. A transferência de calor, que consiste nesse trânsito de energia térmica de um corpo sólido, líquido ou gasoso, para outro é o fenômeno de enfoque estudado pela Termodinâmica. Esta forma de energia só ocorre quando o sistema está em desequilíbrio térmico. Há três mecanismos conhecidos para a transferência de calor: a condução, a convecção e a radiação. A condução está associada à transferência de calor efetuada ao nível molecular. As partículas mais energéticas (que se encontram em locais onde se regista uma maior temperatura) transferem parte da sua energia vibracional, rotacional e translacional por contato com outras partículas menos energéticas (que se encontram a uma menor temperatura) as quais recebem essa energia. Essa transferência é efetuada, portanto, no sentido das temperaturas menores, ou seja, no sentido do gradiente (dT/dx). É possível quantificar processos de transferência de calor em termos de equações de taxa apropriadas. São usadas para calcular a quantidade de energia sendo transferida por unidade de tempo. Para condução térmica usamos a chamada lei de Fourier. A lei de Fourier estabelece que o fluxo de calor através de um material é proporcional ao gradiente negativo de temperatura. Podemos enunciar esta lei de duas formas equivalentes: a forma integral, em que olhamos para a quantidade de energia que flui para dentro ou para fora de um corpo como um todo; e a forma diferencial, em que olhamos para os fluxos de energia localmente.

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Lei de Fourier

II.) EQUIPAMENTOS E MATERIAIS

• Barra de bronze-alumínio de diâmetro D= 26mm
• Termômetro digital a laser
• Maçarico
• Cronômetro
• Suporte para equilíbrio (pedras etc.…)

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Figura 1: Termômetro digital         a laser            Figura 2: Barra de bronze-alumínio

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Figura 3: Maçarico                            Figura 4: Suporte para equilíbrio

III.)  PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

No início do procedimento foi realizado a medição das temperaturas em diferentes pontos na barra de bronze-alumínio com o termômetro digital a laser capaz de efetuar medidas a longa distância facilitando o processo. Depois disso o diâmetro e a distância entre cada ponto foram medidos com o auxílio de um paquímetro. Em seguida a barra foi colocada em um suporte e o maçarico foi ligado e colocado em uma das suas extremidades com a finalidade de aquecê-la. Depois de um certo tempo de aquecimento as medidas de temperatura começaram a ser feitas em cada um dos pontos da barra com diferentes intervalos de tempo medidos com o cronômetro.

O objetivo dessas medições de temperaturas era ver a variação da temperatura em cada ponto e usar os dados obtidos para calcular o fluxo de calor através da lei de Fourier.

IV.) CÁLCULOS

Foi feito um total de 5 medidas sendo que a primeira é a temperatura da própria fonte de calor. A seguinte tabela apresenta as medidas de temperatura em cada um dos pontos da barra de bronze-alumínio.  

Pela Lei de condução de Fourier temos:

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Onde:

ᶲ = fluxo de calor

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