Relatório de Transferência de Calor – Meios de Propagação de Calor
Por: Carolina Romão • 7/4/2019 • Trabalho acadêmico • 2.819 Palavras (12 Páginas) • 543 Visualizações
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA
CELSO SUCKOW DA FONSECA – CEFET/RJ
Relatório de Transferência de Calor – Meios de Propagação de Calor
Carolina Romão
Lucas Meira
Professoras: Gisele
Juliana Basílio
Rio de Janeiro
Setembro de 2018
Sumário
1 Introdução 3
2 Objetivos 3
3 Materiais Utilizados 3
3.1 Experimento 1 3
3.2 Experimento 2 3
3.3 Experimento 3 4
4 Procedimento Experimental 4
4.1 Experimento 1 4
4.2 Experimento 2 4
4.3 Experimento 3 4
5 Resultados e Discussão 5
5.1 Experimento 1 5
5.2 Experimento 2 5
5.3 Experimento 3 5
6 Respostas às questões propostas 8
6.1 Experimento 1 8
6.2 Experimento 2 8
6.3 Experimento 3 9
7 Conclusão 10
8 Referências bibliográficas 10
Introdução
Transferência de calor é a ciência responsável pela análise da troca de energia térmica entre diferentes corpos ou sistemas. Neste relatório, serão analisadas três formas de troca de calor: Convecção, Condução e Radiação.
Elas diferem pela necessidade ou não de um meio físico interveniente e pelo deslocamento ou não de matéria.
A análise será feita de modo quantitativo e qualitativo, através de três experimentos diferentes, um para cada tipo de transferência de calor.
Objetivos
O objetivo dos experimentos executados é realizar a observação, de maneira prática, de como funcionam e se comportam os meios de propagação de calor (convecção, condução e radiação) estudados em sala de aula.
Materiais Utilizados
Experimento 1
- 02 Conjuntos para meios de propagação de calor
- 02 Ventoinhas
- 02 Fontes térmica irradiante (Lâmpadas de potências diferentes)
- 02 Protetores laterais
Experimento 2
- 01 Conjunto para meios de propagação de calor
- 05 Corpos de prova esféricos
- 01 Lamparina
- 01 Vela
- 01 Caixa de fósforos
- 01 Suporte metálico para os corpos de prova (Régua de sustentação)
Experimento 3
- 01 Cubo de radiação térmica com faces de alumínio de 50 mm x 50 mm
- 01 Suporte para lâmpada e cubo
- 01 Rolha de borracha perfurada
- 01 Termômetro eletrônico
- 01 Lâmpada de 60 W com protetor de radiação lateral
- 01 Cronômetro
Procedimento Experimental
Experimento 1
Os conjuntos estavam montados de forma que as lâmpadas estivessem nos centros dos protetores laterais e cada uma das ventoinhas se encontrasse acima de cada uma das lâmpadas, em sua região central. Inicialmente as lâmpadas se encontravam desligadas. Em seguida, ligou-se as mesmas e aguardou-se alguns minutos, observando o comportamento dos dois sistemas.
Experimento 2
Os corpos de prova esféricos foram presos, com cera de vela, nos orifícios existentes sobre a régua de sustentação, de forma que fosse utilizada a menor quantidade de parafina possível e igual para todos os corpos. Em seguida, a régua, já com os corpos de prova, foi fixada de modo que se encontrasse cerca de 20 mm acima do pavio da lamparina. Inicialmente, a lamparina encontrava-se apagada e foi acesa, com sua chama atingindo a extremidade livre da régua. Observou-se o comportamento do sistema.
Experimento 3
O cubo, que possuía quatro faces distintas (preta, branca, fosca e polida), foi montado com a rolha de borracha em seu interior, servindo de suporte para o termômetro que foi inserido em seu orifício. A lâmpada apagada foi posicionada um pouco afastada do cubo, de forma que sua luz (radiação) incidisse perpendicularmente à face preta do mesmo. Aguardou-se alguns minutos até que fosse atingida a temperatura de equilíbrio térmico, considerada a temperatura inicial da face preta. Em seguida, ligou-se a lâmpada e anotou-se a temperatura do interior do cubo a cada 30 segundos, até completar 6 minutos, quando a lâmpada foi desligada.
Girou-se o cubo, posicionando a face branca contra a lâmpada, aguardou-se que o mesmo esfriasse e repetiu-se todo o procedimento anterior. O procedimento foi repetido mais duas vezes para a face fosca e para a face polida, respectivamente.
Resultados e Discussão
Experimento 1
O resultado obtido com a execução deste experimento, foi a rotação das ventoinhas que se encontravam acima das lâmpadas. A ventoinha acima da lâmpada mais potente girou mais rapidamente que a ventoinha sobre a lâmpada menos potente.
De acordo com o que se espera na convecção, o ar ao redor da lâmpada se aquece, ao receber energia da mesma, e expande. Com essa expansão, aumenta-se o efeito do empuxo, que empurra as moléculas de ar aquecido para cima. Desse modo, as moléculas de ar ao lado, que não foram aquecidas, passam a ocupar a região ao redor da lâmpada, passando pelo mesmo processo de aquecimento e transporte para cima. Assim sendo, espera-se que o ar se mantenha num movimento convectivo, de baixo para cima, ou seja, da região ao redor da lâmpada para a ventoinha. Essa movimentação faz com que as moléculas de ar se choquem com a ventoinha, gerando, assim, energia cinética capaz de movê-la.
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