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8/17/2019 2ª Aula Térmica - Condução
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UNIVERSIDADE DE SOROCABA
CURSO: Engenharias
“Fenômenos de
Transporte ”
Professor: M.Sc. Danilo de Jesus Oliveira
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Transferência deCalor porCondução
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Transferência de Calor
Energia em trânsito devido a uma diferença detemperatura. Sempre que existir uma diferença detemperatura em um meio ou entre meios ocorrerátransferência de calor.
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Condução
Transferência de calor num sólido ou fluido estático(gás ou líquido) devida ao movimento aleatório de suaspartículas constituintes.É o processo de transmissão em que o calor passa departícula para partícula para que haja transporte dematéria de uma região para outra
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Condução
Quando existe um gradiente de temperatura em ummeio estacionário, que pode ser um sólido ou um fluidoem repouso, usamos o termo condução para nosreferirmos à transferência de calor que ocorreráatravés do meio.A condução pode ser vista como a transferência deenergia das partículas mais energéticas para as menosenergéticas de uma substância devido às interaçõesentre partículas.
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Fluxo de Calor
A visão moderna associa a transferência de energiaa ondas na estrutura de retículos induzidas pelomovimento atômico.Em um não condutor elétrico, a transferência deenergia ocorre exclusivamente através dessas ondas.Em um condutor, a transferência também ocorre emfunção do movimento de translação dos elétronslivres.
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Equações de taxa
Para a condução térmica, a equação da taxa éconhecida como lei de Fourier
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dx
dT k q x
´́
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Equações de taxa
Nas condições de estado estacionário, com adistribuição de temperaturas linear, o gradiente detemperatura pode ser representado como:
Portanto o fluxo Térmico
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LT T
dxdT 12
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Equações de taxa
Note que a equação fornece um fluxo térmico, istoé, taxa de transferência de calor por unidade de área.
A taxa de transferência de calor por condução (W),
através de uma parede plana com área A, é:
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Aqq x x .´́
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Equações de taxa
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L
T A
k q x
..
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Lei de Fourier
Não é uma expressão que possa ser derivada apartir de princípios fundamentais; ao contrário, ela éuma generalização baseada em evidênciasexperimentais.Define uma importante propriedade dos materiais, acondutividade térmica.É uma expressão vetorial, indicando o fluxo nosentido da diminuição das temperaturas.Se aplica a toda a matéria, independente do seuestado físico.
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Condutividade Térmica
É a medida da capacidade do material conduzircalor.Um alto valor de condutividade indica que o materialé bom condutor de calor, enquanto um valor baixo
indica que o material é um mau condutor de calor ouum isolante.Na análise da transferência de calor, um material égeralmente considerado isotrópico, isto é, compropriedades uniformes em todas as direções.
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Valores de CondutividadeTérmica (k)
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Material Condutividade térmicaem (W /ºC.m)
Alumínio 237Cobre 398Prata 426
Ar 0,026
Tungstênio 178Madeira 0,11 - 0,14
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Sistemas de Unidades
Unidades fundamentais:
Unidades derivadas:
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Sistemas de Unidades
As unidades usuais de energia Btu e Kcal sãobaseadas em fenômenos térmicos, e definidas como :Btu – energia requerida na forma de calor para
elevar a temperatura de 1lb de água de 67ºF a 68,5ºFKcal – energia requerida na forma de calor paraelevar a temperatura de 1kg de água de 14ºC a 15ºC
1 J= 947.8 10 -6 BTU = 238,8 10 -6 Kcal
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