Quais são as formas de transferência de calor? f) Condução (determinada pela Lei de Fourier), convecção (pela Lei de Resfriamento de Newton) e radiação (pela Lei de Stefan-Boltzmann).

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pergunta sobre as formas de transferência de calor. A gente vai precisar entender três modos principais: condução, convecção e radiação. Para isso, vamos usar a Lei de Fourier para condução, a Lei de Resfriamento de Newton para convecção e a Lei de Stefan-Boltzmann para radiação.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre condução. Imagine que você está segurando uma colher de metal numa panela quente. O calor está se transferindo ao longo da colher sem que ela se mova. Isso é condução! A Lei de Fourier nos ajuda a quantificar esse fluxo de calor através de um material. Ela é expressa pela fórmula:
q = -k cdot A cdot De
Onde:
  • $ q $ é a taxa de transferência de calor,
  • $ k $ é a condutividade térmica do material,
  • $ A $ é a área pela qual o calor está passando,
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura,
  • $ \Delta x $ é a espessura do material.

Passo 3

Agora, vamos para a convecção. Pense em quando você esquenta uma panela com água; o calor faz a água circular, criando movimentos. Isso é convecção! A Lei de Resfriamento de Newton descreve como o calor é transferido entre uma superfície e o fluido ao redor. A fórmula é:
q = h cdot A cdot (Ts - Tinfty)
Onde:
  • $ q $ é a taxa de transferência de calor,
  • $ h $ é o coeficiente de transferência de calor por convecção,
  • $ A $ é a área da superfície,
  • $ T_s $ é a temperatura da superfície,
  • $ T_{\infty} $ é a temperatura do fluido longe da superfície.

Passo 4

Por último, temos a radiação. Diferente da condução e convecção, a radiação não precisa de um meio material para transferir calor. É como o calor do sol chegando até a Terra! A Lei de Stefan-Boltzmann descreve a potência emitida por um corpo negro em função da sua temperatura. A fórmula é:
q = sigma cdot epsilon cdot A cdot (T^4 - Tamb)
Onde:
  • $ q $ é a taxa de transferência de calor por radiação,
  • $ \sigma $ é a constante de Stefan-Boltzmann,
  • $ \epsilon $ é a emissividade do material,
  • $ A $ é a área da superfície,
  • $ T $ é a temperatura do corpo,
  • $ T_{amb} $ é a temperatura ambiente.

Resposta

Então, as formas de transferência de calor são:
  1. Condução, descrita pela Lei de Fourier.
  2. Convecção, descrita pela Lei de Resfriamento de Newton.
  3. Radiação, descrita pela Lei de Stefan-Boltzmann.

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