O documento discute a transferência de calor, abordando seus modos (condução, convecção e radiação) e relacionando-os com a primeira e segunda leis da termodinâmica. Foca na conservação da energia térmica e mecânica em sistemas abertos e fechados e apresenta uma metodologia para análise de problemas de transferência de calor. A importância da transferência de calor é destacada não apenas em engenharia, mas também em processos biológicos, evidenciando a dinâmica da temperatura nos sistemas vivos.

1. termodinâmica
Discentes:
Gabriel Godói
Gabriela Prado
Larissa Motta
Tiffani Florenço
Docente:
Prof. Dr. André
Fenômenos do

2. O que é transferência de calor?
● Energia térmica em trânsito em razão de uma diferença de temperaturas no
espaço;
● Diferença = GRADIENTE.

3. Modos de transferência de calor
● “Quando existe um gradiente de temperatura em um meio estacionário,
que pode ser um sólido ou um fluido”.
● Equação de taxa de transferência de calor por unidade de área:
Condução

4. Modos de transferência de calor
● A taxa de transferência de calor por condução, qx(W), ao longo de uma
parede plana com área A.
Condução

5. Modos de transferência de calor
● “Refere à transferência de calor que ocorrerá entre uma superfície e um
fluido em movimento quando eles estiverem a diferentes temperaturas”
convecção
radiação
● “Transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas,”

6. Relações com a Primeira Lei da
Termodinâmica
● Estabelece que a energia total de um sistema é conservada;
● A energia total = energia mecânica (cinética e potencial) + energia interna
(térmica, química ou nuclear);
● Sistema fechado → Transferência de calor pelas fronteiras | Trabalho realizado;
● Sistema aberto → Advecção de energia.

7. Conservação de Energia Total: Primeira Lei da
Termodinâmica em um Intervalo de Tempo (Δt)
● Energia acumulada= Quantidade de Entrada - Quantidade de Saída.
● Existe um foco apenas para as energias térmica e mecânica;
● A soma delas não é conservada, pois existe a conversão de outras energias.

8. ENTRADA E SAÍDA
● Estão associados exclusivamente aos processos que ocorrem na superfície de
controle.
● Incluem transferência de calor e interações de trabalho que acontecem nas fronteiras
do sistema;
● Termos de entrada e saída também incluem a energia (térmica e mecânica) que é
carregada (advecção) pela massa que entra e sai do volume de controle.

9. CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
TERMICA E MECANICA EM UM
INTERVALO DE TEMPO
● Princípio fundamental da física que afirma que a soma total de energia em um
sistema isolado permanece constante ao longo do tempo.
● Uma consequência da aplicação das leis de conservação de energia às diferentes
formas de energia presentes em um sistema.
O aumento na quantidade das energias térmica e mecânica acumulada (armazenada) em um volume de controle deve ser igual à quantidade
das energias térmica e mecânica que entra no volume de controle, menos a quantidade das energias térmica e mecânica que deixa o volume
de controle, mais a quantidade das energias térmica e mecânica que é gerada no interior do volume de controle.

10. CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
TERMICA E MECANICA EM UM
INTERVALO DE TEMPO
● Por exemplo, quando usamos uma bomba manual para encher o pneu de uma bicicleta,
observamos que a bomba fica aquecida. Neste caso, o aumento da energia térmica
ocorreu por transferência de energia mecânica (trabalho).
Em qualquer instante, deve existir
um balanço entre todas as taxas de
energia.

11. Conservação das Energias
Térmica e Mecânica em um
INSTANTE (t)
● ENTRADA e SAÍDA: Entrada e a saída são fenômenos de superfície, ou seja,
estão associados exclusivamente aos processos que ocorrem na superfície de
controle

12. Balanço de energia
Exposição sistemática dos fluxos e transformações de energia em um sistema. A
base teórica para um balanço energético é a primeira lei da termodinâmica, segundo a
qual a energia não pode ser criada ou destruída, apenas modificada em forma.

13. Balanço de energia

14. Balanço de energia

15. Balanço de energia superfície
● Quando a exigência de conservação é aplicado a um meio, as superfícies de
controle estão localizadas em ambos os lados da fronteira física e não envolvem
massa ou volume, sendo necessário lidar somente com os fenômenos na
superfície.
● Mesmo com geração de energia o
balanço na superfície não será afetado.
● Válido para os dois tipos de regime.

16. Balanço de energia
Balanço- au
xiliar

17. Aplicação das Leis de
Conservação
1. O volume de controle apropriado deve ser definido, com as superfícies de controle
representadas por uma linha ou linhas tracejadas.
2. A base de tempo apropriada deve ser identificada.
3. Os processos relevantes envolvendo energia devem ser identificados e apontados com
seta.
4. A equação de conservação deve, então, ser escrita e as expressões apropriadas para as
taxas devem ser substituídas nos termos relevantes da equação.
Metodolo
gia

18. Relações com a Segunda Lei da Termodinâmica e
a Eficiência de Máquinas Térmicas
● 2 º Lei= Eficiência;
● Máquina térmica= dispositivo que opera contínua ou alternadamente e converte calor
em trabalho;
● Máquina térmica -> deve trocar calor com 2 reservatórios
Por isso tem que receber energia
térmica do reservatório de maior
temperatura. O menor se rejeita.

19. ● A 2º Lei também fala do
processo reversível;
● Eficiência de uma máquina no processo reversível é chamada de Carnot;
Eficiência máxima de uma máquina:
Tf= temperatura fria
Tq= temperatura quente
● Tem que ter diferença de calor entre a máquina e os reservatórios para a troca de
calor;
● Não pode ser nula;
● Tem intermédio da condução, convecção ou radiação.

20. UNIDADES E DIMENSÕES
● As 4 dimensões mais básicas são: Comprimento (L), massa (m), tempo (t) e
temperatura (T)
estados unidos:

21. UNIDADES E DIMENSÕES
● Em 1960, o sistema SI de unidades (Système International d’Unités) foi
definido.

22. UNIDADES E DIMENSÕES
● Unidades SI derivadas para grandezas seleccionadas.

23. UNIDADES E DIMENSÕES
● Prefixos multiplicadores:

24. Análise de Problemas de Transferência
de Calor
Metodologia
1. Dados: Após uma leitura cuidadosa do problema, escreva sucinta e objetivamente o
que se conhece a respeito do problema. Não repita o enunciado do problema.
2. Achar: Escreva sucinta e objetivamente o que deve ser determinado.
3. Esquema: Desenhe um esquema do sistema
físico. Identifique os processos de transferência
de calor relevantes por meio de setas
apropriadamente identificadas.

25. 4. Considerações: Liste todas as considerações simplificadoras pertinentes.
5. Propriedades: Compile os valores das propriedades físicas necessárias para a execução
dos cálculos subsequentes e identifique a fonte na qual elas foram obtidas.
6. Análise: Comece sua análise aplicando as leis de conservação apropriadas e introduza
as equações de taxa quando necessárias.
Análise de Problemas de Transferência
de Calor
Metodologia

26. 7. Comentários: Discuta os seus resultados. Tal discussão pode incluir um resumo
das principais conclusões, uma crítica das considerações originais e uma estimativa de
tendências obtida por cálculos adicionais do tipo qual seria o comportamento se e
análise de sensibilidade paramétrica.
Análise de Problemas de Transferência
de Calor
Metodologia

27. RELEVÂNCIA DA TRANSFERÊNCIA
DE CALOR
A transferência de calor não é importante somente em sistemas de engenharia, mas
também na natureza. A temperatura regula e dispara respostas biológicas em todos os
sistemas vivos e, no limite, marca a fronteira entre a doença e a saúde.
O calor sempre irá fluir de uma temperatura mais
alta para uma temperatura mais baixa. Isso porque,
na temperatura mais alta, as moléculas têm maior
potencial energético, e na temperatura mais baixa o
potencial energético é menor, fazendo então com
que para atingir o equilíbrio no sistema.

28. obr igada,
pela atenção!