O documento apresenta uma introdução sobre transferência de energia na forma de calor, abordando os processos de transferência por condução, convecção e radiação. São descritas as leis de Fourier, Newton e Stefan-Boltzmann, além de exemplos ilustrativos sobre balanço de energia aplicado a sistemas térmicos.
Transferencia de calor_apontamentos_loc_2014_2015Jorge Vieira
1. O documento apresenta informações sobre os diferentes mecanismos de transferência de calor, incluindo condução, convecção e radiação.
2. São fornecidas as equações que quantificam a taxa de transferência de calor para cada mecanismo, assim como as propriedades associadas como condutibilidade térmica, coeficiente de convecção e emissividade.
3. O conceito de resistência térmica é introduzido como uma abordagem útil para analisar sistemas onde ocorrem trocas de calor entre vários meios.
O documento discute transferência de calor unidimensional em regime permanente. Apresenta a equação da difusão de calor e suas formas para diferentes coordenadas. Também aborda condições de contorno e inicial, além de exemplos de distribuição de temperaturas em paredes planas sem geração de calor.
1) O documento discute os princípios da transmissão de calor em edifícios, incluindo condução, convecção e radiação.
2) A condução ocorre por vibrações ou colisões a nível molecular, enquanto a convecção envolve o movimento macroscópico de matéria motivado por diferenças de temperatura.
3) As necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento de edifícios podem ser estimadas usando métodos regulamentares que levam em conta os ganhos e perdas de
(g/m.h.Pa)
Resistência térmica
Resistência à difusão do vapor
1/λ
1/π
Fluxo de calor
Fluxo de vapor de água
q
g
(W/m2)
(g/m2.h)
Lei de Fourier
Lei de Fick
q = -λ.gradT
g = -π.grad(pw)
1) O documento discute os diferentes tipos de humidade em edifícios e os fenômenos de condens
Exercício resolvido transferência de calor por radiaçãoMarilza Sousa
O documento descreve o uso de um termopar para medir a temperatura de um gás. Inicialmente, a temperatura medida foi 1100K, mas a verdadeira temperatura do gás calculada foi 1441K, uma diferença de 341K devido à perda de calor do termopar por radiação. Ao proteger o termopar com uma blindagem cilíndrica, a nova temperatura calculada do gás foi 1167K, reduzindo a diferença para 67K.
Este documento apresenta uma introdução sobre transferência de calor por condução. Aborda os conceitos básicos de transferência de calor, os modos de transferência de calor (condução, convecção e radiação), as equações que descrevem a taxa de transferência de calor e a relevância do tema.
O documento descreve os conceitos fundamentais da transferência de calor, incluindo os três mecanismos de transferência (condução, convecção e radiação), os regimes de transferência (transitório e estacionário), e as equações que governam a condução de calor unidimensional e tridimensional. O objetivo é estudar as leis e princípios da transferência de calor, importante para várias áreas de engenharia.
O documento discute os três mecanismos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. A condução ocorre via colisões entre átomos, transferindo energia dos mais rápidos para os mais lentos. A convecção envolve o movimento macroscópico de material, levando regiões quentes para regiões frias. A radiação transfere energia na forma de ondas eletromagnéticas, como a luz do sol.
Transferencia de calor_apontamentos_loc_2014_2015Jorge Vieira
1. O documento apresenta informações sobre os diferentes mecanismos de transferência de calor, incluindo condução, convecção e radiação.
2. São fornecidas as equações que quantificam a taxa de transferência de calor para cada mecanismo, assim como as propriedades associadas como condutibilidade térmica, coeficiente de convecção e emissividade.
3. O conceito de resistência térmica é introduzido como uma abordagem útil para analisar sistemas onde ocorrem trocas de calor entre vários meios.
O documento discute transferência de calor unidimensional em regime permanente. Apresenta a equação da difusão de calor e suas formas para diferentes coordenadas. Também aborda condições de contorno e inicial, além de exemplos de distribuição de temperaturas em paredes planas sem geração de calor.
1) O documento discute os princípios da transmissão de calor em edifícios, incluindo condução, convecção e radiação.
2) A condução ocorre por vibrações ou colisões a nível molecular, enquanto a convecção envolve o movimento macroscópico de matéria motivado por diferenças de temperatura.
3) As necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento de edifícios podem ser estimadas usando métodos regulamentares que levam em conta os ganhos e perdas de
(g/m.h.Pa)
Resistência térmica
Resistência à difusão do vapor
1/λ
1/π
Fluxo de calor
Fluxo de vapor de água
q
g
(W/m2)
(g/m2.h)
Lei de Fourier
Lei de Fick
q = -λ.gradT
g = -π.grad(pw)
1) O documento discute os diferentes tipos de humidade em edifícios e os fenômenos de condens
Exercício resolvido transferência de calor por radiaçãoMarilza Sousa
O documento descreve o uso de um termopar para medir a temperatura de um gás. Inicialmente, a temperatura medida foi 1100K, mas a verdadeira temperatura do gás calculada foi 1441K, uma diferença de 341K devido à perda de calor do termopar por radiação. Ao proteger o termopar com uma blindagem cilíndrica, a nova temperatura calculada do gás foi 1167K, reduzindo a diferença para 67K.
Este documento apresenta uma introdução sobre transferência de calor por condução. Aborda os conceitos básicos de transferência de calor, os modos de transferência de calor (condução, convecção e radiação), as equações que descrevem a taxa de transferência de calor e a relevância do tema.
O documento descreve os conceitos fundamentais da transferência de calor, incluindo os três mecanismos de transferência (condução, convecção e radiação), os regimes de transferência (transitório e estacionário), e as equações que governam a condução de calor unidimensional e tridimensional. O objetivo é estudar as leis e princípios da transferência de calor, importante para várias áreas de engenharia.
O documento discute os três mecanismos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. A condução ocorre via colisões entre átomos, transferindo energia dos mais rápidos para os mais lentos. A convecção envolve o movimento macroscópico de material, levando regiões quentes para regiões frias. A radiação transfere energia na forma de ondas eletromagnéticas, como a luz do sol.
O documento discute a convecção natural, definindo-a como o fluxo de um fluido causado por gradientes de densidade devido a diferenças de temperatura. Apresenta equações para descrever a convecção natural e números adimensionais relevantes. Fornece correlações para calcular a taxa de transferência de calor em diferentes geometrias, como placas verticais, horizontais, cilindros e esferas.
1. O documento discute a transmissão de calor por convecção natural, o movimento de fluidos devido a variações de temperatura sem ventilação forçada.
2. São apresentadas as equações para calcular os números adimensionais relevantes como o número de Grashof e de Nusselt, que quantificam a convecção.
3. Fornece fórmulas aproximadas para calcular a taxa de transferência de calor por convecção em diferentes geometrias como placas, cilindros e esferas.
- O documento apresenta conceitos fundamentais de termodinâmica, incluindo histórico, definições, importância, rendimentos de máquinas térmicas, temperatura e volume de controle.
- É descrito o desenvolvimento histórico da máquina a vapor desde Heron de Alexandria até James Watt, assim como outras máquinas térmicas iniciais.
- São apresentadas definições de termodinâmica e discutida sua importância para questões energéticas e desafios da engenharia.
O documento discute os conceitos de transferência de calor por condução. Aborda a equação da condução de calor, casos de condução unidimensional em regime permanente e transiente, além de conceitos como condutibilidade térmica, condições de contorno e uso de aletas para aumentar a transferência de calor.
Teoria - Transferência de Calor - capítulos 1, 2 e 3Dharma Initiative
O documento discute os mecanismos de transferência de calor, incluindo condução, convecção e radiação. A condução ocorre através de um meio estacionário devido a diferenças de temperatura. A convecção envolve o transporte de calor por um fluido em movimento. A radiação transfere energia através de ondas eletromagnéticas entre superfícies a diferentes temperaturas sem um meio intermediário.
1) O documento discute os princípios básicos da mecânica dos fluidos, incluindo a conservação da massa, quantidade de movimento e energia.
2) Apresenta o Teorema do Transporte de Reynolds (TTR), que relaciona a taxa de variação de propriedades em um sistema com fluxos através dos limites de um volume de controle.
3) Explica a aplicação do TTR para derivar equações de conservação para a massa, quantidade de movimento, energia e entropia.
Transferência de calor por condução em paredes planas, paralelas e planasValdivinio J. Marques
O documento discute transferência de calor por condução através de paredes planas, explicando que o calor flui de áreas quentes para áreas frias e fornece fórmulas para calcular o fluxo térmico através de uma parede simples ou múltiplas paredes em série ou paralelo.
1) O documento discute a transferência de massa, que é análoga à transferência de calor em muitos aspectos. A força motriz para a transferência de massa é a diferença de concentração, assim como a diferença de temperatura é a força motriz para a transferência de calor.
2) A difusão é o mecanismo principal de transferência de massa, onde as espécies se movem de regiões de alta concentração para baixa concentração. A taxa de difusão de massa é proporcional ao gradiente de concentração
[1] O documento apresenta as principais fórmulas de física organizadas por tópicos como cinemática, dinâmica, termodinâmica, óptica, ondulatória, eletrostática, eletrodinâmica e magnetismo. [2] Inclui também tabelas com significados e unidades das grandezas físicas, constantes físicas e suas unidades e prefixos do SI. [3] Fornece um resumo conciso dos principais conceitos da física para estudo e revisão.
O documento introduz conceitos básicos sobre escoamento compressível, incluindo: (1) equações para regime compressível unidimensional, (2) número de Mach e suas implicações, (3) temperatura e entalpia de estagnação. Exemplos ilustram como estas variáveis se relacionam em diferentes regimes de escoamento.
1. O documento discute os fenômenos de transporte, incluindo a transferência de calor, quantidade de movimento e massa.
2. Os três mecanismos de transferência de calor são condução, convecção e radiação. A condução ocorre através de um meio estacionário devido a um gradiente de temperatura. A convecção ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento. A radiação ocorre na ausência de um meio entre duas superfícies a diferentes temperaturas.
3. A Lei de Fourier
O documento discute o segundo princípio da termodinâmica e introduz o conceito de entropia. A desigualdade de Clausius estabelece que o integral cíclico de dQ/T é sempre menor ou igual a zero para qualquer processo termodinâmico. Isto leva à definição de entropia como uma propriedade termodinâmica cuja variação é dada por dS=dQ/T. O princípio do aumento de entropia afirma que a variação de entropia de um sistema é sempre maior ou igual ao integral
Neste artigo foram descritos de forma clara e objetiva um experimento de convecção natural para determinar a diferença do coeficiente convectivo de três materiais (cobre), ( alumínio) e (aço inox) o Experimento foi realizado na Unochapecó, por estudantes de engenharia mecânica.
O documento discute os conceitos de transferência de calor por condução, convecção e radiação. Aborda os mecanismos físicos envolvidos em cada modo de transferência de calor e fornece exemplos ilustrativos.
O documento discute escoamento interno de fluidos, perda de carga em tubulações e trocadores de calor. Ele descreve como calcular perda de carga considerando atrito, como determinar taxa de transferência de calor em aletas e a importância do número de unidades térmicas e da efetividade para o projeto de trocadores.
Este documento discute conceitos fundamentais de análise termodinâmica através de volume de controle, incluindo:
1) O princípio da conservação de massa aplicado a volumes de controle com múltiplas entradas e saídas de fluxo de massa.
2) Os princípios da conservação da quantidade de movimento e da energia aplicados a volumes de controle, levando em conta forças externas e fluxo de massa, energia e momento.
3) Os conceitos de escoamento permanente, pressão, força viscosa e suas
O documento apresenta conceitos termodinâmicos como sistema, propriedades termodinâmicas, equilíbrio termodinâmico e processos reversíveis. Discute a diferença entre sistema termodinâmico e volume de controle e explica como calor e trabalho podem ser transferidos através de suas fronteiras.
O documento introduz os conceitos básicos de transmissão de calor por condução, convecção e radiação. Apresenta as leis de Fourier, Newton e Stefan-Boltzmann que regem esses mecanismos e exemplifica situações de sua ocorrência. Também aborda os cálculos de fluxo de calor em paredes planas isoladas ou não.
Primeiro Princípio da Termodinâmica
• Processos
– Adiabático
– Isobárico
– Isométrico
– Isotérmico
– Cíclico
• Balanço de Energia para Sistemas Fechados
– Exemplos
• Análise de Energia para Ciclos
1) O documento apresenta definições e conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo propriedades de uma substância pura, diagramas de fase, primeira lei da termodinâmica, trabalho e calor.
2) São discutidos os conceitos de processo, ciclo, fase, substância pura, equilíbrio e propriedades termodinâmicas.
3) Inclui exemplos de aplicação dos conceitos como trabalho de expansão e compressão.
O documento apresenta uma introdução sobre transferência de calor, abordando os três modos de transferência: condução, convecção e radiação. Foca especificamente na condução de calor, explicando suas origens físicas e equações que descrevem a taxa de transferência de calor. Também discute a relação com a termodinâmica e a relevância do tópico para engenharia.
O documento discute a convecção natural, definindo-a como o fluxo de um fluido causado por gradientes de densidade devido a diferenças de temperatura. Apresenta equações para descrever a convecção natural e números adimensionais relevantes. Fornece correlações para calcular a taxa de transferência de calor em diferentes geometrias, como placas verticais, horizontais, cilindros e esferas.
1. O documento discute a transmissão de calor por convecção natural, o movimento de fluidos devido a variações de temperatura sem ventilação forçada.
2. São apresentadas as equações para calcular os números adimensionais relevantes como o número de Grashof e de Nusselt, que quantificam a convecção.
3. Fornece fórmulas aproximadas para calcular a taxa de transferência de calor por convecção em diferentes geometrias como placas, cilindros e esferas.
- O documento apresenta conceitos fundamentais de termodinâmica, incluindo histórico, definições, importância, rendimentos de máquinas térmicas, temperatura e volume de controle.
- É descrito o desenvolvimento histórico da máquina a vapor desde Heron de Alexandria até James Watt, assim como outras máquinas térmicas iniciais.
- São apresentadas definições de termodinâmica e discutida sua importância para questões energéticas e desafios da engenharia.
O documento discute os conceitos de transferência de calor por condução. Aborda a equação da condução de calor, casos de condução unidimensional em regime permanente e transiente, além de conceitos como condutibilidade térmica, condições de contorno e uso de aletas para aumentar a transferência de calor.
Teoria - Transferência de Calor - capítulos 1, 2 e 3Dharma Initiative
O documento discute os mecanismos de transferência de calor, incluindo condução, convecção e radiação. A condução ocorre através de um meio estacionário devido a diferenças de temperatura. A convecção envolve o transporte de calor por um fluido em movimento. A radiação transfere energia através de ondas eletromagnéticas entre superfícies a diferentes temperaturas sem um meio intermediário.
1) O documento discute os princípios básicos da mecânica dos fluidos, incluindo a conservação da massa, quantidade de movimento e energia.
2) Apresenta o Teorema do Transporte de Reynolds (TTR), que relaciona a taxa de variação de propriedades em um sistema com fluxos através dos limites de um volume de controle.
3) Explica a aplicação do TTR para derivar equações de conservação para a massa, quantidade de movimento, energia e entropia.
Transferência de calor por condução em paredes planas, paralelas e planasValdivinio J. Marques
O documento discute transferência de calor por condução através de paredes planas, explicando que o calor flui de áreas quentes para áreas frias e fornece fórmulas para calcular o fluxo térmico através de uma parede simples ou múltiplas paredes em série ou paralelo.
1) O documento discute a transferência de massa, que é análoga à transferência de calor em muitos aspectos. A força motriz para a transferência de massa é a diferença de concentração, assim como a diferença de temperatura é a força motriz para a transferência de calor.
2) A difusão é o mecanismo principal de transferência de massa, onde as espécies se movem de regiões de alta concentração para baixa concentração. A taxa de difusão de massa é proporcional ao gradiente de concentração
[1] O documento apresenta as principais fórmulas de física organizadas por tópicos como cinemática, dinâmica, termodinâmica, óptica, ondulatória, eletrostática, eletrodinâmica e magnetismo. [2] Inclui também tabelas com significados e unidades das grandezas físicas, constantes físicas e suas unidades e prefixos do SI. [3] Fornece um resumo conciso dos principais conceitos da física para estudo e revisão.
O documento introduz conceitos básicos sobre escoamento compressível, incluindo: (1) equações para regime compressível unidimensional, (2) número de Mach e suas implicações, (3) temperatura e entalpia de estagnação. Exemplos ilustram como estas variáveis se relacionam em diferentes regimes de escoamento.
1. O documento discute os fenômenos de transporte, incluindo a transferência de calor, quantidade de movimento e massa.
2. Os três mecanismos de transferência de calor são condução, convecção e radiação. A condução ocorre através de um meio estacionário devido a um gradiente de temperatura. A convecção ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento. A radiação ocorre na ausência de um meio entre duas superfícies a diferentes temperaturas.
3. A Lei de Fourier
O documento discute o segundo princípio da termodinâmica e introduz o conceito de entropia. A desigualdade de Clausius estabelece que o integral cíclico de dQ/T é sempre menor ou igual a zero para qualquer processo termodinâmico. Isto leva à definição de entropia como uma propriedade termodinâmica cuja variação é dada por dS=dQ/T. O princípio do aumento de entropia afirma que a variação de entropia de um sistema é sempre maior ou igual ao integral
Neste artigo foram descritos de forma clara e objetiva um experimento de convecção natural para determinar a diferença do coeficiente convectivo de três materiais (cobre), ( alumínio) e (aço inox) o Experimento foi realizado na Unochapecó, por estudantes de engenharia mecânica.
O documento discute os conceitos de transferência de calor por condução, convecção e radiação. Aborda os mecanismos físicos envolvidos em cada modo de transferência de calor e fornece exemplos ilustrativos.
O documento discute escoamento interno de fluidos, perda de carga em tubulações e trocadores de calor. Ele descreve como calcular perda de carga considerando atrito, como determinar taxa de transferência de calor em aletas e a importância do número de unidades térmicas e da efetividade para o projeto de trocadores.
Este documento discute conceitos fundamentais de análise termodinâmica através de volume de controle, incluindo:
1) O princípio da conservação de massa aplicado a volumes de controle com múltiplas entradas e saídas de fluxo de massa.
2) Os princípios da conservação da quantidade de movimento e da energia aplicados a volumes de controle, levando em conta forças externas e fluxo de massa, energia e momento.
3) Os conceitos de escoamento permanente, pressão, força viscosa e suas
O documento apresenta conceitos termodinâmicos como sistema, propriedades termodinâmicas, equilíbrio termodinâmico e processos reversíveis. Discute a diferença entre sistema termodinâmico e volume de controle e explica como calor e trabalho podem ser transferidos através de suas fronteiras.
O documento introduz os conceitos básicos de transmissão de calor por condução, convecção e radiação. Apresenta as leis de Fourier, Newton e Stefan-Boltzmann que regem esses mecanismos e exemplifica situações de sua ocorrência. Também aborda os cálculos de fluxo de calor em paredes planas isoladas ou não.
Primeiro Princípio da Termodinâmica
• Processos
– Adiabático
– Isobárico
– Isométrico
– Isotérmico
– Cíclico
• Balanço de Energia para Sistemas Fechados
– Exemplos
• Análise de Energia para Ciclos
1) O documento apresenta definições e conceitos fundamentais da termodinâmica, incluindo propriedades de uma substância pura, diagramas de fase, primeira lei da termodinâmica, trabalho e calor.
2) São discutidos os conceitos de processo, ciclo, fase, substância pura, equilíbrio e propriedades termodinâmicas.
3) Inclui exemplos de aplicação dos conceitos como trabalho de expansão e compressão.
O documento apresenta uma introdução sobre transferência de calor, abordando os três modos de transferência: condução, convecção e radiação. Foca especificamente na condução de calor, explicando suas origens físicas e equações que descrevem a taxa de transferência de calor. Também discute a relação com a termodinâmica e a relevância do tópico para engenharia.
Apresentação sem título - tranferencia de calor.pptxraphameendess
Este documento discute transferência de calor por condução. Ele aborda brevemente a história do conceito, define transferência de calor e seus mecanismos, explica os princípios da condução de acordo com a Lei de Fourier, e fornece exemplos como aquecimento de colheres e corpos. O objetivo é que os alunos entendam os aspectos históricos, conceituais e aplicações práticas da transferência de calor por condução.
O documento discute introdução à transferência de calor, abordando os principais tópicos: mecanismos de transferência de calor (condução, convecção e radiação), identificação de processos de transferência de calor e balanços de energia. O documento também apresenta exemplos de aplicações como medição de temperatura, aquecimento de água e cozimento de alimentos.
O documento discute conceitos de transferência de calor em regime transiente, incluindo o método da capacitância global, sua validade e aplicações. O método assume que a temperatura no sólido é uniforme no espaço e depende apenas do tempo, o que é válido para números de Biot e Fourier pequenos.
O documento apresenta os conceitos fundamentais de sistemas de refrigeração por compressão de vapor, incluindo definições de termos, propriedades termodinâmicas, estados de uma substância pura, transferência de calor e o ciclo de refrigeração. É descrito o balanço de energia para cada componente do ciclo - evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão. Também é definido o coeficiente de performance do ciclo.
Capítulo 3 projeto térmico de trocadores de calorJorge Almeida
O capítulo discute o projeto térmico de trocadores de calor, apresentando métodos para avaliar o desempenho e estimar o tipo e dimensões destes equipamentos. Aborda o coeficiente global de transferência de calor, importante para o projeto, e exemplifica seu cálculo para diferentes situações de troca de calor. A tabela fornece valores aproximados deste coeficiente para diversas aplicações.
Primeira Lei da Termodinâmica
• Enunciado
• Sistema e vizinhança
-Formulação da Primeira Lei da Termodinâmica
• Balanço de energia
-Equação da Primeira Lei
-Calor, Trabalho termodinâmico, energia interna
-Transformações termodinâmicas
-Entalpia, Cálculos diferenciais
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. O documento discute a transferência de calor por convecção natural. 2. Há três meios de transferência de calor: condução, convecção e radiação. 3. A convecção natural ocorre quando a energia é transferida das partes quentes para as frias de um fluido devido a diferenças de temperatura de forma natural, sem forçamento.
O documento descreve o processo de dedução da equação de condução de calor em coordenadas retangulares e cilíndricas. Primeiro, define-se um volume de controle diferencial e aplica-se a conservação de energia nele. Isso resulta em uma equação diferencial cuja solução fornece a distribuição de temperatura no meio, considerando as condições de contorno. A equação pode ser simplificada para casos específicos como regime estacionário ou transferência unidimensional.
O documento discute conceitos fundamentais de transferência de calor, incluindo elementos puros, variáveis básicas, condução, convecção, radiação e sistemas térmicos modelados por parâmetros concentrados ou distribuídos.
O documento discute conceitos básicos de transferência de calor e massa, incluindo os três mecanismos de transferência de calor (condução, convecção e radiação). Ele fornece exemplos para ilustrar esses conceitos e como calculá-los usando leis e fórmulas apropriadas.
[1] O documento discute os princípios da ventilação natural em edifícios, incluindo a qualidade do ar interior, conforto térmico e riscos de condensação. [2] Aborda os princípios da ventilação natural, incluindo a relação entre caudal e diferença de pressão. [3] Detalha os efeitos da ação térmica e do vento na ventilação natural, fornecendo expressões para calcular os caudais resultantes.
Fisica 02 - A teoria cinética dos gasesWalmor Godoi
Este documento apresenta conceitos fundamentais da teoria cinética dos gases, incluindo:
1) Definições de unidades de massa atômica, átomo-grama e molécula-grama;
2) Lei dos gases ideais e sua relação entre pressão, volume e temperatura;
3) Cálculos envolvendo número de Avogadro e conversão entre massa e número de partículas.
1) O documento discute conceitos básicos de física e termodinâmica, incluindo força, pressão, trabalho, calor e transmissão de calor.
2) A transmissão de calor pode ocorrer por condução, convecção ou radiação. O calor sempre flui de corpos mais quentes para corpos mais frios.
3) A termodinâmica trata das relações entre calor e trabalho em processos físicos. A primeira lei da termodinâmica afirma a conservação da energia em sistemas fe
1) O documento discute relações termodinâmicas importantes para gás perfeito e substâncias compressíveis, incluindo as equações de Gibbs, calores específicos, processos adiabáticos e polítropos.
2) É apresentada a definição de entalpia e derivadas as relações entre calor específico a pressão constante e volume constante para gás perfeito.
3) Fórmulas são derivadas para cálculo de trabalho em processos polítropos e variação de entropia para gás perfeito.
O documento apresenta os principais conceitos da Termodinâmica, incluindo:
1) Leis da Termodinâmica e suas formulações;
2) Processos termodinâmicos como isotérmicos, isobáricos e adiabáticos;
3) Ciclos termodinâmicos e máquinas térmicas;
4) Entropia como medida da "desordem" de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica.
1. O documento apresenta equações para modelar a transferência de calor em aletas. Inclui equações para aletas retangulares, cilíndricas e infinitamente longas.
2. São apresentadas condições de contorno para diferentes configurações de aletas e soluções para as equações diferenciais correspondentes.
3. O documento discute parâmetros que afetam a eficiência e efetividade de aletas, como condutividade térmica, geometria, coeficiente de transferência de calor.
1. Universidade Federal do Pampa
Campus Alegrete
Fenˆomenos de Transferˆencia
Transferˆencia de Energia na Forma de Calor
Professor: Felipe Denardin Costa
2. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Referˆencias Bibliogr´aficas
INCROPERA, F. P. et al. FUNDAMENTOS DE TRANSFERˆENCIA DE CALOR E MASSA. Rio de
Janeiro: LTC, 2008.
Cap. 1;
MORAN, M. J. et al. INTRODU¸C˜AO `A ENGENHARIA DE SISTEMAS T´ERMICOS:
TERMODINˆAMICA, MECˆANICA DOS FLUIDOS E TRANSFERˆENCIA DE CALOR. Rio de Janeiro:
LTC, 2005.
Cap. 15;
Cap. 16;
Cap. 17;
Cap. 18;
LIVI, C. P. Fundamentos de Fenˆomenos de Transporte Um texto para cursos b´asicos. Rio de Janeiro:
LTC, 2012.
Cap. 7;
Cap. 8;
Cap. 9;
3. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a transferˆencia de energia na forma de calor
O que ser´a visto:
O que ´e calor?;
Processos de TEFC;
Equa¸c˜oes de taxa;
Conserva¸c˜ao da energia;
TEFC por:
Condu¸c˜ao;
Convec¸c˜ao;
Radia¸c˜ao;
Mecanismos combinados na TEFC;
4. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: O que ´e calor?
Calor:
Calor ´e o processo de transferˆencia de energia em virtude da
diferen¸ca de temperatura em um meio ou entre dois ou mais meios
diferentes.
5. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Processos de TEFC:
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Condu¸c˜ao
´E o processo de transferˆencia de calor que ocorre atrav´es do meio
devido a um gradiente de temperatura.
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Convec¸c˜ao:
´E o processo de transferˆencia de calor que ocorre devido ao
movimento de uma massa fluida de uma regi˜ao do fluido para
outra.
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Radia¸c˜ao:
´E o processo de transferˆencia de calor que ocorre em virtude da
radia¸c˜ao eletromagn´etica emitida por uma superf´ıcie em qualquer
temperatura diferente do zero absoluto.
6. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Condu¸c˜ao
Lei de Fourier
Lei de Fourier:
“O fluxo de energia na forma de calor (q ) atrav´es de um material
´e proporcional ao negativo do gradiente de temperatura”
Para o caso unidimensional:
q = −k
∂T
∂x
7. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Condu¸c˜ao
Lei de Fourier
q → Fluxo de calor por unidade de ´area (W/m2);
k → Condutividade t´ermica (W/m K);
Para uma distribui¸c˜ao linear:
q = −k
∆T
L
8. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Condu¸c˜ao
Lei de Fourier
q → Fluxo de calor por unidade de ´area (W/m2);
k → Condutividade t´ermica (W/m K);
Para uma distribui¸c˜ao linear:
q = −k
∆T
L
Taxa de transferˆencia de energia na forma de calor (W):
q = q A
9. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Condu¸c˜ao
Lei de Fourier
Exemplo 1:
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. E15.1 W-414
T1 = 1400 K T2 = 1150 K
k = 1.7 W/m•K
x
L = 0.15 m
qx''
xL
W = 1.2 m
H = 0.5 m
Wall area, A
qx
10. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Convec¸c˜ao
Tipos de convec¸c˜ao:
Convec¸c˜ao for¸cada: Causada por um for¸cante externo, como
uma bomba ou um ventilador;
Convec¸c˜ao livre: Causada pelas for¸cas de empuxo originadas a
partir das diferen¸cas de massas espec´ıficas causadas por
varia¸c˜oes de temperatura do fluido.
11. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Convec¸c˜ao
Lei do resfriamento de Newton:
Lei do resfriamento de Newton:
A taxa de perda de energia na forma de calor de um corpo ´e
proporcional `a diferen¸ca nas temperaturas entre o corpo e seus
arredores.
q = h(Ts −T∞)
y
u(y) T(y)
Ts
Heated
surface
u∞
y
T∞
Temperature
distribution
T(y)
Velocity
distribution
u(y) q"
Fluid
12. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Convec¸c˜ao
Lei do resfriamento de Newton
q → Fluxo de calor por unidade de ´area (W/m2);
h → Coeficiente de transferˆencia de energia na forma de calor
por convec¸c˜ao (W/m2 K);
13. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Convec¸c˜ao
Lei do resfriamento de Newton
q → Fluxo de calor por unidade de ´area (W/m2);
h → Coeficiente de transferˆencia de energia na forma de calor
por convec¸c˜ao (W/m2 K);
Taxa de transferˆencia de energia na forma de calor (W):
q = q A
14. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Radia¸c˜ao
Lei de Stefan-Boltzmann
Lei de Stefan-Boltzmann:
A energia total radiada por unidade de ´area superf´ıcial de um
corpo negro Eb (Poder emissivo) ´e diretamente proporcional `a
quarta potˆencia de sua temperatura termodinˆamica (T).
Eb = σT4
σ → Constante de Stefan-Boltzmann (σ = 5,67×10−8 W/m2
K4);
Para o caso de uma superf´ıcie real, o poder emissivo pode ser
escrito como:
E = εσT4
ε → Emissividade (0 ≤ ε ≤ 1)
15. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Radia¸c˜ao
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 15.3 W-411
Surroundings
at Tsur
Surroundings
q"convq"rad
Gas
T∞, h
G E
(a) (b)
Surface of emissivity
, absorptivity , and
temperature Ts
Surface of emissivity
= , area A, and
temperature Ts
ε ε αα
TsTs
Heat lamp
Radiant
panel
Gabs = αG
Gabs → Radia¸c˜ao absorvida;
G → Radia¸c˜ao incidente (σT4
viz);
α → Absortividade
17. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Radia¸c˜ao
Superf´ıcie cinza difusa
Sendo Tviz = Ts:
qrad = R.I. - R.E.
qrad = εEb −αG
Fazendo a aproxima¸c˜ao do corpo cinza (ε ≈ α):
qrad = εσ(T4
s −T4
viz)
ou:
qrad = hrad (Ts −Tviz)
Onde:
hrad ≡ εσ(Ts +Tviz)(T2
s +T2
viz)
hrad → Coeficiente de transferˆencia de calor por radia¸c˜ao;
18. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Radia¸c˜ao
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 15.3 W-411
Surroundings
at Tsur
Surroundings
q"convq"rad
Gas
T∞, h
G E
(a) (b)
Surface of emissivity
, absorptivity , and
temperature Ts
Surface of emissivity
= , area A, and
temperature Ts
ε ε αα
TsTs
Heat lamp
Radiant
panel
q = qconv +qrad = hA(Ts −T∞)+εAσ(T4
s −T4
viz)
19. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Radia¸c˜ao
Exemplo 2:
h = 15 W/m2•K
D = 70 mm
T∞ = 25°C
Ts = 200°C
Tsur = 25°C
ε = 0.8
L
q'
G
E
Air
20. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Primeira Lei da termodinˆamica
Primeira Lei da termodinˆamica
“Energia total transferida para um sistema ´e igual `a varia¸c˜ao de sua
energia interna.”
E
•
in
E
•
g, E
•
st
E
•
out
21. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Balan¸co de energia
˙Est = ˙Eentrada + ˙Eg − ˙Esaida
˙Eentrada e ˙Esaida → Fenˆomenos de superf´ıcie (taxas de entrada
e sa´ıda);
˙Eg Taxa da energia interna gerada dentro do sistema;
Gera¸c˜ao volum´etrica:
˙q =
˙Eg
V
Efeito Joule (Potˆencia dissipada em um resistor):
˙Eg = I2
R
˙Est Taxa da energia interna armazenada;
22. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Balan¸co de energia
Exemplo 3:
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. E15.3a W-416
Air
T∞, h
E
•
g, E
•
st
E
•
out
T, Re'
Tsur
Diameter,
D
I
L
23. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Balan¸co de energia
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 15.5 W-413
q"conv
q"cond
q"rad
T1
T2
T∞
u∞, T∞
Fluid
T
x
Surroundings
Tsur
Control surfaces
˙Eentrada − ˙Esaida = 0
Assim:
qcond −qconv −qrad = 0
24. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Balan¸co de energia
Exemplo 4:
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. E15.5 W-419
Combustion
gases
Air
k = 1.2 W/m • K
T1
L = 0.15 m
x
q"rad
T2 = 100° C
q"conv
Tsur = 25° C
T∞ = 25° C
h = 20 W/m2•K
q"cond
ε = 0.8
25. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Introdu¸c˜ao `a TEFC: Balan¸co de energia
Exemplo 5:
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. E15.7 W-421
Hot
coffee
Cover Cover Surroundings
Plastic
flask
Coffee
Air
space
Room
air
q1
q2 q6
q7q3 q4
q5
q8
Air space
Plastic flask
26. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Resistˆencia
Resistˆencia:
´E a raz˜ao entre o potencial motriz e a taxa de transferˆencia de
energia na forma de calor.
Resistˆencia el´etrica (Lei de Ohm):
Re =
εs,1 −εs,2
I
=
L
σeA
27. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Resistˆencia t´ermica
Resistˆencia t´ermica: Condu¸c˜ao
RT,cond =
Ts,1 −Ts,2
qx
=
L
kA
Resistˆencia t´ermica: Convec¸c˜ao
RT,conv =
Ts −T∞
qconv
=
1
hA
Resistˆencia t´ermica: Radia¸c˜ao
RT,rad =
Ts −Tviz
qrad
=
1
hrad A
28. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos (Parede simples)
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 16.4 W-433
T∞,1
T∞,1 – T∞,2
Ts,1
qx
qx =
1____
h1A
1____
h1A
L____
kA
L____
kA
1____
h2A
1____
h2A
Ts,2 T∞,2
Ts,1
Ts,2
T∞,1
T∞,2
Cold fluid
T∞,2, h2
Hot fluid
T∞,1, h1
x x = L
qx
Rtot
Rtot =
Rt,conv,1 = Rt,cond = Rt,conv, 2 =
(16.19)
(16.20)+ +
(a) (b)
Area, A
Temperature
distribution, T(x)
N´os → T∞,1, Ts,1, Ts,2, T∞,2
qx → Constante!
qx =
T∞,1 −Ts,1
1/h1A
=
Ts,1 −Ts,2
L/kA
=
Ts,2 −T∞,2
1/h2A
29. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos: Resistˆencia t´ermica total (Parede simples)
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 16.4 W-433
T∞,1
T∞,1 – T∞,2
Ts,1
qx
qx =
1____
h1A
1____
h1A
L____
kA
L____
kA
1____
h2A
1____
h2A
Ts,2 T∞,2
Ts,1
Ts,2
T∞,1
T∞,2
Cold fluid
T∞,2, h2
Hot fluid
T∞,1, h1
x x = L
qx
Rtot
Rtot =
Rt,conv,1 = Rt,cond = Rt,conv, 2 =
(16.19)
(16.20)+ +
(a) (b)
Area, A
Temperature
distribution, T(x)
Rtot = RT,conv,1 +RT,cond,1 +RT,conv,2 =
1
h1A
+
L
kA
+
1
h2A
30. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos: Resistˆencia t´ermica total (Parede Composta)
Area, A
LA
x
Ts,3
Ts,1
T∞,1
T∞,3
T∞,3T∞,1
T∞,1 – T∞, 3
Ts,3Ts,1 T2
T2
qx
qx =
1
____
h1A
1
____
h3A
LA____
kAA
LB____
kBA
LB
kA kB
A B
Cold fluid
T∞,3, h3Hot fluid
T∞,1, h1
Rtot
Rtot =
(16.22)
1
[(1/h1A) + (LA/kAA) + (LB/kBA) + (1/h3A)]
(a) (b)
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 16.5 W-434
qx =
T∞,1 −T∞,3
Rtot
Assim:
qx =
T∞,1 −T∞,3
[(1/h1A)+(LA/kAA)+(LB/kBA)+(1/h3A)]
31. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos: Resistˆencia t´ermica total (Parede Composta)
qx =
T∞,1 −Ts,1
1/h1A
=
Ts,1 −T2
LA/kAA
=
T2 −Ts,3
LB/kBA
=
Ts,3 −T∞,3
1/h3A
Ou:
qx = UA∆T
Onde:
U =
1
RtotA
=
1
[(1/h1)+(LA/kA)+(LB/kB)+(1/h3)]
U → Coeficiente global de transferˆencia de calor.
Assim:
Rtot =
∆T
q
=
1
UA
32. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos: Resistˆencia t´ermica de contato
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig. 16.7 W-436
qx"
q"
TA
TB
A B
∆T
T
x
contact
q"gap
RT,c =
TA −TB
qx
33. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos
Exemplo 6:
Ts,i = 385°C Ts,o ≤ 50°C
MORAN: Thermal Systems Engineering
Fig.E16.1 W-458
Air T∞ = 25°C
ho = 25 W/m2•K
B, kB = 0.08 W/m•K
A, kA = 0.15 W/m•K
LA LB
Composite
window,
LA = 2LB
Oven
cavity
T∞
Ts,oTs,i
1
____
ho
q"
Thermal circuit representing conduction through
the composite window with convection on outer surface
LA
kA
LB
kB
34. Referˆencias introdu¸c˜ao Processos de TEFC Resistˆencia t´ermica Condu¸c˜ao
Transferˆencia de energia na forma de calor
Circuitos t´ermicos
Exemplo 7:
MORAN: Thermal Systems Engineering
Epoxy joint
R"t,c = 0.9 × 10–4
m2•K/W
Aluminum
substrate
Silicon chip, Tc
Air
Air
q1
T∞ = 25°C
h = 100 W/m2•K
T∞ = 25°C
h = 100 W/m2•K
L = 8 mm
Tc
1__
h
L__
k
T∞
T∞
R"t,c
1__
h
Insulation
"
q2"
q1"
q2"
P"e
P" = 104
W/m2
e