Responda as seguintes questões teóricas:
O que você entende por fenômeno de transferência de calor? (a avaliação será baseada nos conceitos fundamentais).

Passo 1

O enunciado pede que a gente explique, a partir dos conceitos fundamentais, o que é o fenômeno de transferência de calor. O conteúdo envolve a definição de calor como energia em trânsito e os principais mecanismos pelos quais essa energia se desloca entre corpos ou dentro de um mesmo corpo.

Passo 2

Calor é, por definição termodinâmica, a energia que flui espontaneamente entre dois sistemas ou regiões de um mesmo sistema em virtude de uma diferença de temperatura. Enquanto temperatura é um estado, o calor é esse processo de energia em trânsito.

Passo 3

Existem três mecanismos básicos de transferência de calor:
  1. Condução: ocorre dentro de um meio material ou entre meios em contato direto, devido ao movimento aleatório das moléculas. O fluxo de calor por condução obedece à lei de Fourier:
\dot q = -k\,\nabla T,
onde \dot q é a densidade de fluxo de calor, k é a condutividade térmica do material e \nabla T é o gradiente de temperatura.

Passo 4

  1. Convecção: envolve o transporte de calor entre uma superfície sólida e um fluido em movimento. A taxa de transferência convectiva segue a lei de Newton do resfriamento:
\dot Q = h\,A\,(T_s - T_\infty),
onde \dot Q é a potência de calor, h é o coeficiente de transferência convectiva, A a área da superfície, T_s a temperatura da superfície e T_\infty a temperatura do fluido longe da superfície.

Passo 5

  1. Radiação: transferência de energia por ondas eletromagnéticas, sem necessidade de meio material. A emissão e absorção radiativas de um corpo negro são descritas pela lei de Stefan–Boltzmann:
\dot Q = \sigma\,\varepsilon\,A\,(T_s^4 - T_{\text{amb}}^4),
onde \sigma é a constante de Stefan–Boltzmann, \varepsilon a emissividade do corpo e T_{\text{amb}} a temperatura do ambiente.

Passo 6

Na prática, esses mecanismos podem ocorrer simultaneamente. A diferença de temperatura é sempre o fator que dá origem ao fluxo de calor, e o entendimento do fenômeno de transferência de calor passa por reconhecer como e onde cada modo domina e como eles se combinam em um problema real.

Resposta

O fenômeno de transferência de calor é o processo de fluxo de energia, espontâneo e motivado por diferença de temperatura, que se dá por condução (transferência de energia dentro de um sólido ou entre sólidos em contato), convecção (transporte de energia entre uma superfície e um fluido em movimento) e radiação (emissão e absorção de ondas eletromagnéticas), podendo esses três mecanismos atuar simultaneamente.

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