Transmissão De Calor
Trabalho Universitário: Transmissão De Calor. Pesquise 860.000+ trabalhos acadêmicosPor: robjuvi • 22/9/2013 • 2.093 Palavras (9 Páginas) • 378 Visualizações
PNV-2321 TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR
TRANSMISSÃO DE CALOR
1) INTRODUÇÃO
Sempre que há umgradiente de temperatura no interior de umsistema ou
quando há contato de dois sistemas comtemperaturas diferentes há umprocesso de
transferência de energia. O processo através do qual a energia é transferida é
conhecido como transferência de calor.
O estudo da transmissão de calor está relacionado coma termodinâmica na
medida emque a primeira e a segunda lei não podemse feridas.
A primeira lei é aplicada para garantir a conservação da energia e a segunda
lei para estabelecer o sentido do fluxo de calor.
Convencionalmente o estudo da transferência de calor é efetuado admitindo-se
três mecanismos de transmissão:
condução
convecção
radiação
2 MECANISMOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR
2.1 CONDUÇÃO
Transferência de calor por condução é a transferência de energia através de
uma substância, sólido ou fluido, comoresultado da presença de umgradiente de
temperatura dentro da substância. No estado atual do conhecimento atribui-se a
condução a três fenômenos:
a) interação molecular
b) deslocamento de elétrons livres; e
c) radiação intermolecular
Para obter a taxa de transferência de calor por condução será utilizada a lei de
Fourier que é dada por:
qkA
dT
dx
=− (1)
onde k é a condutibilidade térmica
A é a área
T a temperatura
xé a direção do escoamento do calor
O sinal (-) é conseqüência da segunda lei que exige que a direção do fluxo de
calor seja do ponto de maior para menor temperatura.
Exemplos de condutibilidade de alguns materiais:
Material Condutibilidade
térmica (W/mK)
Cobre 399,0
Alumínio 237,0
Água 0,6
Ar 0.026
Vidro 0.81
Convémobservar que no interior de uma substância o calor pode fluir em
várias direções. Se for adotado umsistema de coordenadas cartesianas, o calor pode
fluir emtrês direções e poderia, emprincípio, ter umvalor de condutibilidade térmica
para cada direção. Se a condutibilidade térmica for igual emtodas as direções a
substância é dita isotrópica.
2.1.1 EQUAÇÃO DA CONDUÇÃO DE CALOR
Considere umvolume elementar de área transversal A e comprimento dx,
conformemostrado na Fig.1, onde há transferência de calor emx e x+dx e comuma
taxa de geração interna de calor. O primeiro princípio a termodinâmica estabelece
que:
− + =−− +
+
+
kA
T
x
qAx kA
T
x
Axc
Tx x t
t
x
g
xx
∂
∂
∂
∂
ρ
∂
∂
&
(, ∆ ∆
∆
∆
2 )
(2)
Dividindo a equação (2) por A x ∆ obtemos:
k
Tx Tx
x
qcTx x t
t
xx x
g
()()&
(,) ∂ ∂ ∂ ∂
ρ
∂
∂
+ −
+= + ∆
∆
∆ 2
Fig. 1 Volumede Controle Condução Unidirecional emcoordenadas retangulares
Efetuando ∆x→0pode-se obter
k
T
x
q c
T
t
g
∂
∂
ρ
∂
...