Responda as seguintes questões teóricas:
O que você entende por fenômeno de transferência de calor? (a avaliação será baseada nos conceitos fundamentais).
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:
- 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:
onde
é a densidade de fluxo de calor,
é a condutividade térmica do material e
é o gradiente de temperatura.
Passo 4
- 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:
onde
é a potência de calor,
é o coeficiente de transferência convectiva,
a área da superfície,
a temperatura da superfície e
a temperatura do fluido longe da superfície.
Passo 5
- 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:
onde
é a constante de Stefan–Boltzmann,
a emissividade do corpo e
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.