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FÍSICA
Propagação de calor
Por lucaspk
 Condução
 Convecção
 Radiação térmica
2
Condução Convecção Radiação térmica
3
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.
4
Condução de Calor
A transmissão de calor ocorre, partícula a
partícula, somente através da agitação
molecular e dos choques entre as moléculas
do meio.
5
Calor
Condução de calor ao longo de uma barra.
 “Lei de Fourier”:
L
T
T
A
k
)
( 2
1 




6
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)
7
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
8
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
9
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
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
A refrigeração dos alimentos em refrigeradores domésticos,
assim como o aquecimento da água em uma chaleira
acontecem por correntes de convecção.
Imagem: Oni Lukos / GNU Free Documentation License
Imagem:
SEE-PE,
redesenhado
a
partir
de
imagem
de
Autor
Desconhecido.
Física, 2° ano
As brisas que ocorrem nas regiões litorâneas podem ser
explicadas pela existência de correntes de convecção .
13
- 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.
As ondas eletromagnéticas ...
As ondas
eletromagnéticas
podem se
propagar no
vácuo.
não precisam de um meio para de propagar.
A radiação térmica
pode se propagar
no vácuo.
O que são ondas?
Perturbações que se propagam no espaço.
Uma onda transporta energia e não
matéria.
Espectro eletromagnético
Qual a faixa de frequência das ondas de rádio? 106 a 108 Hz
Qual a faixa de frequência da radiação infravermelha?
Qual a faixa de frequência da luz visível?
1012 a 1014 Hz
1014 a 1016 Hz
Ondas Eletromagnéticas
Como são criadas as ondas eletromagnéticas dentro
do átomo?
Qual a composição de uma
onda eletromagnética?
E: campo elétrico / B: campo magnético / c: veloc. da luz
O que é Radiação Térmica ?
Radiação
eletromagnética
na faixa do
infravermelho.
Apesar de todas as ondas
eletromagnéticas
transportarem energia
térmica, apenas as ondas na
faixa do infravermelho são
chamadas de ondas de calor.
Isto porque o infravermelho
transforma-se em energia
térmica mais facilmente ao ser
absorvido.
Radiação solar
Num banho de luz solar, recebemos,
dentre outras radiações, a ultravioleta
e a infravermelha, sendo que a
ultravioleta produz bronzeamento.
A radiação é o processo de
propagação de energia na forma de
ondas eletromagnéticas. Ao serem
absorvidas, essas ondas se
transformam em energia térmica.
Fenômeno
natural
responsável pelo
aquecimento do
planeta, sem ele
seria impossível
haver condições
propicias a vida
na Terra. Seu
objetivo é manter
o equilíbrio da
temperatura.
Efeito Estufa: o que é?
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Alguns materiais como o vidro e o plástico dificultam a
passagem da radiação térmica (forma de transmissão do calor
por meio de radiação eletromagnética), mas permitem a
passagem da luz, por isso a maioria das estufas possuem
cobertura de vidro ou de plástico.
Termografia:
técnica que
estende a
visão humana
através do
espectro
infravermelho
Termografia: o que é?
Logo após um exercício físico.
Papel muito importante na área de manutenção preditiva.
Através da sua utilização, é possível eliminar muitos
problemas de produção, evitando falhas elétricas,
mecânica e fadiga de materiais.
Qual a utilidade da Termografia?
i
t
r
a Q
Q
Q
Q 

 1


 t
r
a
24
de)
(absorvida
Q
Q
a
i
a
 )
ade
refletivid
(
Q
Q
r
i
r
 )
vidade
transmissi
(
Q
Q
t
i
t

25
• 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
26
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).
reais)
(corpos
negro)
(corpo
4
4
T
A
P
T
A
P










27
“Lei de Stefan-Boltzmann”:
P – Potência [W];
 – emissividade (0 ≤  ≤ 1);
σ – Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10-8 W/(m2 K4)];
T – Temperatura absoluta do corpo (K).
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
Líquida T
T
A
P 



 

28
Tsuperfície – Temperatura absoluta da superfície mais
quente;
Tvizinhança – Temperatura absoluta da superfície mais
fria.
29
• Fonte alternativa de energia;
• Previsões meteorológicas baseiam-se nas
emissões de infra-vermelho provenientes da terra.
30
Processos de Transferência de Calor
Os diferentes
mecanismos de troca
térmica ocorrem
simultaneamente nas
mais diversas
situações.
Transferência de calor
Identifique os três processos de transferência de
calor: condução, convecção e radiação.

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  • 2.  Condução  Convecção  Radiação térmica 2 Condução Convecção Radiação térmica
  • 3. 3 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.
  • 5. A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula, somente através da agitação molecular e dos choques entre as moléculas do meio. 5 Calor Condução de calor ao longo de uma barra.
  • 6.  “Lei de Fourier”: L T T A k ) ( 2 1      6 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)
  • 7. 7 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
  • 8. 8 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
  • 9. 9 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
  • 10. Física, 2° ano Conceito de Temperatura e Calor A refrigeração dos alimentos em refrigeradores domésticos, assim como o aquecimento da água em uma chaleira acontecem por correntes de convecção. Imagem: Oni Lukos / GNU Free Documentation License Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 11. Física, 2° ano As brisas que ocorrem nas regiões litorâneas podem ser explicadas pela existência de correntes de convecção .
  • 12.
  • 13. 13 - 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.
  • 14. As ondas eletromagnéticas ... As ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo. não precisam de um meio para de propagar. A radiação térmica pode se propagar no vácuo.
  • 15. O que são ondas? Perturbações que se propagam no espaço. Uma onda transporta energia e não matéria.
  • 16. Espectro eletromagnético Qual a faixa de frequência das ondas de rádio? 106 a 108 Hz Qual a faixa de frequência da radiação infravermelha? Qual a faixa de frequência da luz visível? 1012 a 1014 Hz 1014 a 1016 Hz
  • 17. Ondas Eletromagnéticas Como são criadas as ondas eletromagnéticas dentro do átomo? Qual a composição de uma onda eletromagnética? E: campo elétrico / B: campo magnético / c: veloc. da luz
  • 18. O que é Radiação Térmica ? Radiação eletromagnética na faixa do infravermelho. Apesar de todas as ondas eletromagnéticas transportarem energia térmica, apenas as ondas na faixa do infravermelho são chamadas de ondas de calor. Isto porque o infravermelho transforma-se em energia térmica mais facilmente ao ser absorvido.
  • 19. Radiação solar Num banho de luz solar, recebemos, dentre outras radiações, a ultravioleta e a infravermelha, sendo que a ultravioleta produz bronzeamento. A radiação é o processo de propagação de energia na forma de ondas eletromagnéticas. Ao serem absorvidas, essas ondas se transformam em energia térmica.
  • 20. Fenômeno natural responsável pelo aquecimento do planeta, sem ele seria impossível haver condições propicias a vida na Terra. Seu objetivo é manter o equilíbrio da temperatura. Efeito Estufa: o que é?
  • 21. Física, 2° ano Conceito de Temperatura e Calor Alguns materiais como o vidro e o plástico dificultam a passagem da radiação térmica (forma de transmissão do calor por meio de radiação eletromagnética), mas permitem a passagem da luz, por isso a maioria das estufas possuem cobertura de vidro ou de plástico.
  • 22. Termografia: técnica que estende a visão humana através do espectro infravermelho Termografia: o que é? Logo após um exercício físico.
  • 23. Papel muito importante na área de manutenção preditiva. Através da sua utilização, é possível eliminar muitos problemas de produção, evitando falhas elétricas, mecânica e fadiga de materiais. Qual a utilidade da Termografia?
  • 24. i t r a Q Q Q Q    1    t r a 24 de) (absorvida Q Q a i a  ) ade refletivid ( Q Q r i r  ) vidade transmissi ( Q Q t i t 
  • 25. 25 • 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
  • 26. 26 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).
  • 27. reais) (corpos negro) (corpo 4 4 T A P T A P           27 “Lei de Stefan-Boltzmann”: P – Potência [W];  – emissividade (0 ≤  ≤ 1); σ – Constante de Stefan-Boltzmann [5,7 x 10-8 W/(m2 K4)]; T – Temperatura absoluta do corpo (K).
  • 28. 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 Líquida T T A P        28 Tsuperfície – Temperatura absoluta da superfície mais quente; Tvizinhança – Temperatura absoluta da superfície mais fria.
  • 29. 29 • Fonte alternativa de energia; • Previsões meteorológicas baseiam-se nas emissões de infra-vermelho provenientes da terra.
  • 30. 30 Processos de Transferência de Calor Os diferentes mecanismos de troca térmica ocorrem simultaneamente nas mais diversas situações.
  • 31. Transferência de calor Identifique os três processos de transferência de calor: condução, convecção e radiação.