- O que é acímulo de energía térmica? Como ele se diferencia da geração de energía térmica? Qual papel esses termos desempenham em um balanço de energia em uma superfície?
Passo 1
O enunciado pede para definirmos dois termos de um balanço de energia em uma superfície: o acúmulo de energia térmica e a geração de energia térmica. Precisamos entender o que cada um representa, como se diferenciam e como aparecem na equação de conservação de energia (transferência de calor).
Passo 2
O acúmulo de energia térmica é a taxa de variação da energia interna armazenada no volume de controle devido à mudança de temperatura ao longo do tempo. Num elemento de volume
com densidade
e capacidade térmica a pressão constante
, a energia interna é
e o termo de acúmulo (variação temporal dessa energia) é
Passo 3
A geração de energia térmica refere-se a fontes internas de calor que produzem energia volumetricamente no próprio meio de controle, como reações químicas, aquecimento elétrico etc. Se
é a taxa de geração por unidade de volume, a potência gerada em
é
Esse termo representa um aporte de calor que nasce dentro do sistema, independentemente das trocas com o exterior.
Passo 4
No balanço de energia local, a conservação exige que a soma do acúmulo, das trocas de calor com o exterior (condução, convecção, radiação) e da geração interna se anule. Em forma diferencial, para temperatura
e fluxo de calor
, temos
Aqui
– é o acúmulo de energia térmica,
– reúne os termos de troca de calor pela superfície,
– é a geração interna de energia térmica.
–
–
–
Resposta
O acúmulo de energia térmica mede a variação temporal da energia interna armazenada
, enquanto a geração de energia térmica é a produção volumétrica de calor
. Num balanço de energia, o acúmulo é o termo que descreve o armazenamento interno de calor e a geração é a fonte interna, ambos fundamentais para que a soma de todas as trocas, fontes e acúmulos satisfaça a conservação de energia.