O documento discute os conceitos fundamentais de transmissão de calor, incluindo: 1) As formas de transferência de calor: condução, convecção e irradiação. 2) A definição de calor como energia transferida devido à diferença de temperatura. 3) As propriedades dos corpos quentes e frios durante a troca de calor.

1. DISCIPLINA: TRANSMISSÃO DE CALOR
ANO: 2012
CURSO TÉCNICO DE PETRÓLEO E
GÁS

2. Assunto da aula:
Quantidade de Calor

3. Calor

4. Calor
É a energia TRANSFERIDA de um corpo para
outro, exclusivamente devido à diferença de
temperatura existente entre os corpos.

5. Corpo quente e corpo frio
características
Corpo Quente
• Cede calor
• Perde calor
• Libera calor
Corpo frio
• Recebe calor
• Ganha calor
• Absorve calor
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
• Estando os corpos isolados da influência de outros corpos, o
calor cedido pelo corpo quente é inteiramente absorvido pelo
corpo frio.
A TROCA DE CALOR NÃO É INFINITA
• Decorrido algum tempo, os corpos atingem o equilíbrio térmico,
isto é, suas temperaturas se igualam.

6. Quantidade de calor (Q)
Para avaliarmos a quantidade de calor cedida
entre dois corpos, utilizamos a grandeza
denominada quantidade de calor, simbolizada
por Q.

7. Unidades de Calor
• No Sistema Internacional de Unidades (SI), a
unidade utilizada para quantidade de calor é a
unidade Joules (J)
• Por razões históricas, no entanto, usamos até
hoje, outra unidade de quantidade de calor, a
Caloria (cal).

8. Quilocaloria (kcal)
Uma quilocaloria é a quantidade de calor necessária para elevar
a temperatura de 1 quilograma de água de 14,5ºC a 15,5ºC, sob
pressão norma.
Caloria (cal)
Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar a
temperatura de um grama de água de 14,5ºC a 15,5º, sob
pressão normal.
Múltiplo da caloria é a quilocaloria.
1 kcal  1000 cal

9. Caloria e joule (J)
1 cal = 4,186 J
1 J = 0,2388 cal
1 BTU = 252 cal = 1055 J

10. CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE

11. Calor Sensível

12. Calor sensível

13. Calor sensível
É a quantidade de calor necessária para alterar a
temperatura de um corpo.

14. Capacidade Térmica de um Corpo
Vamos idealizar uma experiência
usando uma fonte de potência
constante e igual a 10 cal/s.
Vamos anotar:
• Tempo de aquecimento
• Quantidade de calor fornecida
• Variação de temperatura

15. Capacidade Térmica de um Corpo

16. Capacidade Térmica de um Corpo
Analisando, o gráfico ao lado,
observamos que para cada 100 cal
recebidas, a temperatura varia
8ºC. Portanto, essa relação
constante entre a Quantidade de
calor Q e a respectiva Variação de
temperatura T é uma grandeza
característica do corpo em
questão, denominada Capacidade
térmica.

17. Capacidade Térmica de um Corpo ou
Capacidade Calorífica
Logo, como existe uma relação constante entre a quantidade de calor Q e a
respectiva variação de temperatura ∆𝜃 é uma grandeza característica do
corpo ou em questão.
𝐶 =
𝑄
∆𝜃
Onde:
C – Capacidade Térmica e ∆𝜃 – Variação de Temperatura
Unidade:
• Caloria por grau Celsius (cal/ºC)
• Caloria por kelvin (cal/K)

18. Capacidade Térmica de um Corpo ou
Capacidade Calorífica
Para o exemplo, a capacidade térmica do corpo será:
𝐶 =
100 𝑐𝑎𝑙
8 º𝐶
∴ C = 12,5 cal/ºC
Significa dizer que serão necessários acrescentar 12,5 calorias ao
corpo para que sua temperatura varie 1ºC.
Conceito Final:
Capacidade Térmica – é a quantidade de calor necessária para
que ocorra a variação de 1ºC ou 1K na temperatura do corpo.

19. Calor específico

20. Calor específico

21. Problemas
Fornecendo a um corpo de massa 1,0 kg uma quantidade de
calor igual a 5,0 kcal, sua temperatura aumenta de 20ºC para
60º, sem, contudo, mudar o estado de agregação. Determina:]
a)Sua capacidade térmica
b)O calor específico da substancia de que é constituído o corpo
Resolução:
Capacidade Térmica: 𝑪 =
𝑸
∆∅
m = 1,0 kg Q = 5,0 kcal T1 = 50ºC  T2 = 60ºC
𝐶 =
5,0 𝐾𝑐𝑎𝑙
60−50
C = 0,5 kcal/ºC
Calor específico: c =
𝑪
𝒎
=
0,5 kcal/ºC
1,0 𝑘𝑔
= 0,5 kcal/ºC

22. Cálculo da Quantidade de Calor
Sensível (Q)
1º) Da definição da Capacidade Térmica de um Corpo
2º) Da definição de Calor específico

23. Equação do calor sensível
𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∆∅
Onde
Q – quantidade de calor
c – Capacidade Térmica de um corpo
∆∅ - diferença ou variação de temperatura

27. Problemas
Calcule a quantidade de calor a ser fornecida a
200 g de uma substancia para que ela se aqueça
a 50ºC, sem mudança de estado. Seu calor
específico é 0,80 cal/gº C.
Resolução: Q = m. c. ∆∅
Sendo:
M = 200 g c = 0,80 cal/gºC ∆∅ = 50ºC
Q = 200 . 0,80 . 50  Q = 8.000 cal ou Q = 8,0 kcal

28. Agregação da matéria

29. Características das Formas de
Agregação da matéria

30. Leis das Mudanças de Estado de
Agregação

31. Leis
• As substancias possuem uma temperatura fixa
de fusão e uma temperatura fixa de
vaporização;
• Para uma mesma substancia a uma dada
pressão, a temperatura de solidificação
coincide com a de fusão, bem como a
temperatura de liquefação coincide com a de
vaporização.

32. Temperaturas de algumas substâncias

34. Calor Latente
• È a quantidade de calor necessária para que
uma substancia sofra uma mudança de
esatado físico.
Q = m. L
Onde
Q = quantidade de calor latente
L = calor latente (cal/g) ou (kcal/kg)

35. Problemas
Determine a quantidade de calor para fundir um bloco de gelo
de massa 500 g que se encontra a OºC. É dado o calor latente de
fusão do gelo 80 cal/g. A pressão é normal.
Resolução:
Q = m . L
Sendo m = 500 g; Lf = 80 cal/g
Q = 500 . 80
Q = 40. 000 cal ou Q = 40 kcal

36. Princípio Geral das Trocas de Calor
Quando dois ou mais corpos trocam calor entre
si até ser atingido o equilíbrio térmico, é nulo o
somatório das quantidade de calor trocadas.
Q1 = -100 cal
Q2 = +100 cal
Q1 + Q2 = 0

37. Problemas
Misturamos massa iguais de água fria a 10ºC e de água quente a
90ºC. Qual a temperatura de equilíbrio térmico?
Resolução:
T =
10+90
2
T = 50ºC

38. Diagrama de fases
• O estado de uma substancia depende dos
valores da sua temperatura e pressão.
• O diagrama de fases representa todas as
situações possíveis para uma substância.

39. Diagrama de fases
O estado de uma substancia depende dos valores da sua temperatura e
pressão.
O diagrama de fases representa todas as situações possíveis para uma
substância

40. Diagrama de fases

42. O ponto está situado na curva de vaporização (ou condensação). Isso significa que a
substância poderá coexistir nas fases líquida e gasosa. Mas, também a substância
pode existir somente na fase líquida ou somente na fase gasosa.

43. A temperatura de 10ºC e a pressão de 2 atmosferas correspondem ao ponto triplo
(Ponto T). Poderemos então ter a coexistência das fases sólida, líquida e gasosa.
Mas, isso não quer dizer que necessariamente haja as três fases. Poderemos ter
apenas uma das fases ou apenas duas fases.

44. Sob pressão de 3 atmosferas, a mudança de temperatura de 30ºC oara 50ºC
corresponde à passagem do ponto R para o ponto S da figura b, isto é, corresponde
a uma passagem do estado líquido para o estado de vapor. Portanto, houve uma
vaporização.

45. Propagação do calor
• Condução
• Convecção
• Irradiação

46. Condução Térmica
• É a forma de transferência de calor em que a
energia é transferida de partícula para
partícula, através da agitação atômico-
molecular.
• Essa forma de transferência de calor ocorre
nos sólidos

47. Bons e maus condutores de calor
Bons condutores
Materiais que tem facilidade em transferir os calor. Ex: metais
Maus Condutores
Materiais que tem dificuldade em transferir calor, chamados de
isolantes térmicos.
Ex: lâ de vidro, isopor, etc

48. Lei de Fourier
Calcula o fluxo de calor que atravessa um material sólido plano, uma parede
ou uma placa, de acordo com a capacidade de conduzir calor do material.
∅ = 𝐾.
𝐴. ∆𝜃
𝐿
Onde:
∅ é o fluxo de calor
K coeficiente de condutibilidade térmica do material
∆𝜃 = Variação de temperatura
L = comprimento da parede

49. Lei de Fourier
Calcula o fluxo de calor que atravessa um material sólido plano,
uma parede ou uma placa, de acordo com a capacidade de
conduzir calor do material.

50. Calcule o fluxo de calor que atravessa uma parede de 1,0 m de
comprimento e uma área de 20 𝑐𝑚2
, que tem em uma de suas
extremidades a temperatura de 0ºC e na outra extremidade a
temperatura de 100ºC. O coeficiente de condutibilidade térmica da
parede é de 0,50cal/s.cm.ºC.
DADOS: K = 0,50 cal/s. cm. ºC, L = 1,0 m = 100 cm, A = 20 𝑐𝑚2
∆𝜃 = 100 ºC – 0ºC = 100 ºC
∅ = 𝐾.
𝐴.∆𝜃
𝐿
= ∅ = 0,50.
20 𝑐𝑚2. 100 º𝐶
100
∴ ∅ = 10 cal/s

51. Convecção
É um processo de propagação de energia
térmica que ocorre apenas nos fluidos, isto é
nos líquidos, gases e vapores.

52. Correntes de convecção
É o movimento das partículas que acontece por diferença de
densidade entre as diversas partes do fluido, causada pela diferença de
temperatura.
Assim, quando um líquido é aquecido por sua parte inferior, as
partículas do fundo se tornam mais quentes, menos densas e sobem;
as da parte superior, relativamente mais fria e menos densas, descem.
Então, este sobe e desce de partículas formam as correntes de
convecção.

53. Aplicações da convecção

54. Aplicações da convecção

55. Aplicações da convecção
Convecção Forçada

56. Irradiação Térmica
As ondas eletromagnéticas podem se apresentar
sob diversas formas:
• Luz visível
• Raios X
• Raios ultravioletas
• Raios infravermelhos
• Etc.
Dessas, as ondas eletromagnéticas que apresentam
efeitos térmicos mais acentuados são os raios
infravermelhos.

57. Irradiação Térmica
É a emissão de raios infravermelhos por um corpo,
verificando-se que quanto maior a temperatura,
maior a intensidade de energia irradiada.
Poder Emissivo (E) de um corpo é a relação entre a
potência emitida e a área da superfície emitente
(A).
𝐸 =
𝑃
𝐴