( ) 49. Qual o sentido físico atribuído ao termo
na Equação da Energia Total?
Passo 1
A questão pergunta: qual é o sentido físico do termo
que aparece na equação da energia total em um fluido? O conteúdo envolve o balanço de energia e, em particular, o transporte de calor por condução descrito pela lei de Fourier.
Passo 2
Pela lei de Fourier, o vetor fluxo de calor por condução é definido como
onde
é a condutividade térmica e
a temperatura. Esse vetor
indica a densidade de potência térmica (energia por unidade de área e por unidade de tempo) que se move no meio.
Passo 3
O operador divergência aplicado a um vetor mede a taxa líquida de escoamento desse vetor para fora de um volume infinitesimal. Assim,
é a taxa volumétrica (energia por unidade de volume e por unidade de tempo) de calor que sai do elemento de fluido por condução. Se
, há mais calor saindo do que entrando naquele ponto; se
, entra mais calor do que sai.
Passo 4
Na forma diferencial da equação de energia total costuma aparecer
onde
é a densidade e
a energia interna por massa. O sinal menos indica que, quando
, o fluido perde energia interna por condução, e vice-versa.
Resposta
O termo
representa a taxa volumétrica de calor que sai (se positivo) ou entra (se negativo) em um elemento de fluido devido ao transporte de calor por condução.