• 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 \Delta V com densidade \rho e capacidade térmica a pressão constante c_{p}, a energia interna é
U = \rho\,c_{p}\,T\,\Delta V
e o termo de acúmulo (variação temporal dessa energia) é
\frac{\partial U}{\partial t} = \rho\,c_{p}\,\Delta V\,\frac{\partial T}{\partial t}.

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 \dot q_{\mathrm{gen}} é a taxa de geração por unidade de volume, a potência gerada em \Delta V é
\dot Q_{\mathrm{gen}} = \dot q_{\mathrm{gen}}\,\Delta V.
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 T(\mathbf{x},t) e fluxo de calor \mathbf{q}, temos
\rho\,c_{p}\,\frac{\partial T}{\partial t} = -\nabla\!\cdot\mathbf{q} + \dot q_{\mathrm{gen}}.
Aqui
\rho\,c_{p}\,\partial T/\partial t é o acúmulo de energia térmica,
-\nabla\cdot\mathbf{q} reúne os termos de troca de calor pela superfície,
\dot q_{\mathrm{gen}} é a geração interna de energia térmica.

Resposta

O acúmulo de energia térmica mede a variação temporal da energia interna armazenada \rho\,c_{p}\,\partial T/\partial t, enquanto a geração de energia térmica é a produção volumétrica de calor \dot q_{\mathrm{gen}}. 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.

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