Os três processos de transferência de calor são: condução, convecção e radiação térmica. A condução ocorre por contato direto entre partículas, a convecção envolve o movimento de fluidos, e a radiação não requer meio material e envolve ondas eletromagnéticas.

1. Processos de Transferência de Calor
• Condução
• Convecção
• Radiação térmica
1

2. 2
Condução
Fonte:
www.terra.com.br/fisicanet
Transferência de energia de
partículas mais energéticas para
partículas menos energéticas por
contato direto.
Necessita obrigatoriamente de
meio material para se propagar.
Característico de meios
estacionários.

3. 3
Condução de Calor

4. Condução
A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula, somente
através da agitação molecular e dos choques entre as
moléculas do meio.
4
Calor
Condução de calor ao longo de uma barra.
Condução de calor ao longo de gás confinado.
T1 > T2

5. Fluxo de Calor na Condução
• “Lei de Fourier”:
L
)
T
T
(
A
k
qcond
2
1 




5
k é a condutividade térmica [W/(m ºC)]
k (Fe a 300K) = 80,2 W/(m ºC)
k (água a 300K) = 5,9 x 10-1 W/(m ºC)
k (ar a 300K) = 2,6 x 10-2 W/(m ºC)

6. 6
Condutividade Térmica de diversas substâncias

7. Condução - Aplicações e conseqüências
• Conforto térmico corporal;
• Seleção de materiais para empregos específicos na
indústria (condutores e isolantes).
7
Por que os iglus são
feitos de gelo?
k (gelo a 0ºC) = 1,88 W/(m ºC)
cp (gelo a 0ºC) = 2040 J/(kg ºC)

8. 8
Convecção
Transmissão através da agitação
molecular e do movimento do
próprio meio ou de partes deste
meio;
Movimento de partículas mais
energéticas por entre partículas
menos energéticas;
É o transporte de calor típico dos
meios fluidos. Fonte: www.achillesmaciel.hpg.ig.com.br

9. 9
Convecção natural e forçada
Na convecção natural, ou livre, o escoamento do
fluido é induzido por forças de empuxo, que vem de
diferenças de densidade causadas por variação de
temperatura do fluido.
Transporte natural de fluidos
Convecção natural

10. 10
Convecção natural e forçada
Na convecção forçada o fluido é forçado a circular
sobre a superfície por meios externos, como uma
bomba, um ventilador, ventos atmosféricos.
Convecção forçada
Transporte forçado
de fluidos

11. Fluxo de Calor na Convecção
• “Lei de Newton do Resfriamento”:
)
T
T
(
A
h
q s
conv 





11
- h é o coeficiente de transferência convectiva
de calor ou coeficiente de película [W/(m2 ºC)]
Área A

12. 12
Coeficiente de transferência
de calor por convecção - h
Processo h [W/(m2 K)]
Convecção natural
Gases
Líquidos
2 – 25
50 – 1.000
Convecção forçada
Gases
Líquidos
25 – 250
50 – 20.000
Convecção com mudança de fase
Ebulição ou condensação 2.500 – 100.000
Fonte: Incropera

13. Convecção - Aplicações e
conseqüências
13
• Conforto ambiental;
• Refrigeração de circuitos elétricos.

14. 14
Irradiação ou radiação térmica
- Toda a matéria que se encontra a uma temperatura
acima do Zero Absoluto (0 K) irradia energia térmica.
- Não necessita de meio material para ocorrer,
pois a energia é transportada por meio de ondas
eletromagnéticas.
- É mais eficiente quando ocorre no vácuo.

15. Radiação Térmica ou Irradiação
15

16. 16
Ondas eletromagnéticas

17. Transmissão de calor por Radiação
i
t
r
a Q
Q
Q
Q 

 1


 t
r
a
17
de)
(absorvida
Q
Q
a
i
a
 )
ade
refletivid
(
Q
Q
r
i
r
 )
vidade
transmissi
(
Q
Q
t
i
t


18. 18
Reflexão
• O refletor perfeito (espelho ideal), r = 1.
Absorção
• Um corpo negro (absorvedor perfeito), a = 1.
• Um corpo cinzento, a < 1.
Transmissão
• Um corpo transparente, t ≠ 0 (zero).
• Um corpo opaco, t = 0 (zero).
1
t
r
a 


Modelos adotados na radiação térmica

19. Transmissão de calor por Radiação
19
Lei dos Intercâmbios: Todo bom absorvedor é um bom
emissor de radiação térmica e todo bom refletor é um
mau emissor de radiação térmica.
Corpo negro é também o emissor ideal de
radiação térmica (radiador ideal)!!!!
Corpos Escuros: bons absorvedores e emissores de
radiação térmica. Ex.: fuligem (a =  = 0,94).
Corpos claros e polidos: maus absorvedores e emissores
de radiação térmica. Ex.: prata polida (a =  = 0,02).

20. Fluxo de calor na Radiação
reais)
(corpos
negro)
(corpo
negro)
(corpo
4
rad
4
máxima
rad
T
A
q
E
T
A
q
E
































20
“Lei de Stefan-Boltzmann”:
E – Poder emissivo [W/m2];
 – emissividade (0 ≤  ≤ 1);
σ – Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10-8 W/(m2 K4)];
T – Temperatura absoluta do corpo (K).

21. Fluxo de calor transferido por radiação
Para a troca de calor por radiação entre duas superfícies,
uma dentro da outra, separadas por um gás que não
interfere na transferência por radiação:
 
4
4
vizinhança
Superfície
rad T
T
A
q













 


21
Tsuperfície – Temperatura absoluta da superfície menor,
suposta mais quente;
Tvizinhança – Temperatura absoluta da superfície maior,
suposta mais fria.

22. Radiação Térmica - Aplicações
22
• Fonte alternativa de energia;
• Previsões meteorológicas baseiam-se nas
emissões de infra-vermelho provenientes da terra.

23. 23
Processos de Transferência de Calor
Trocador de Calor
Os diferentes mecanismos de
troca térmica ocorrem
simultaneamente nas mais
diversas situações.

24. Resistência térmica
24
sistema
do
térmica
a
resistênci
a
é
R
e
térmico
potencial
o
é
T
onde,
R
T
q 



A
h
T
T
A
h
q







1

A
k
L
T
L
T
A
k
q








Condução Convecção

25. Mecanismos Combinados de
transferência de calor






















A
h
A
k
L
A
h
q
T
T
T
T
T
T
A
h
q
T
T
A
k
L
q
T
T
A
h
q
T
T
.
1
.
.
1
.
.
)
(
.
.
)
(
.
)
(
2
1
4
3
3
2
2
1
2
4
3
3
2
1
2
1




 
t
R
total
T
q
R
R
R
T
T
A
h
A
k
L
A
h
T
T
q










 

3
2
1
4
1
.
2
1
.
.
1
1
4
1
25

26. Mecanismos Combinados de
transferência de calor
 
A
.
h
1
A
.
k
L
A
.
k
L
A
.
h
1
T
T
R
R
R
R
T
T
R
T
q
e
2
2
1
1
i
5
1
e
iso
ref
i
5
1
t
total













26