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01/06/2012 10:48

Fluxo de calor

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Fluxo de calor 

Para os três modos de propagação, definimos a grandeza fluxo de calor. 

Seja S uma superfície localizada na região onde ocorre a propagação de calor. O fluxo de calor através da superfície S é dado pela relação entre a quantidade de calor Q que atravessa a superfície e o intervalo de tempo decorrido. 

As unidades usuais de fluxo de calor são cal/s e kcal/s. Como é energia, podemos também usar a unidade watt (W), que corresponde ao joule por segundo (J/s). 

Lei da Condução térmica 

Considere dois ambientes a temperaturas 1 e 2, tais que 2 > 1, separados por uma parede de área A e espessura e (figura abaixo) 

A experiência mostra que: 

Em regime estacionário, o fluxo de calor por condução num material homogêneo é diretamente proporcional à área da seção
transversal atravessada e a diferença de temperatura entre os extremos, e inversamente proporcional à espessura da camada considerada. 

Esse enunciado é conhecido como lei Fourier, expressa pela equação: 

A constante de proporcionalidade K depende da natureza, sendo denominada, coeficiente de condutibilidade térmica. Seu valor é elevado para os bons condutores, como os metais, e baixo para os isolantes térmicos.

Existem os bons condutores e os isolantes térmicos. Os bons condutores, é quando o coeficiente de condutibilidade térmica de um objeto ou corpo é grande, como por exemplo, os metais. Já os isolantes térmicos são os materiais, que são maus condutores de calor, como por exemplo, o isopor. 

Exemplos

Prata: 0,99cal/s . cm . ºC 

Alumínio: 0,50cal/s . cm . ºC 

Ferro: 0,16cal/s . cm . ºC 

Água: 0,0014cal/s . cm . ºC 

Lã: 0,000086cal/s . cm . ºC 

Ar seco: 0,000061cal/s . cm . ºC 

Vaso de Dewar 

O vaso de Dewar é também conhecido como garrafa térmica. 

Esse dispositivo é construído de maneira a evitar as trocas de calor entre o líquido e o meio externo. 

Para impedir a condução e a convecção, a ampola interna é feita de vidro (mal condutor) com paredes duplas entre as quais se faz vácuo, que, pela ausência de moléculas, não conduz o calor. A irradiação é evitada espelhando-se as faces da ampola de vidro. 

Quando há liquido quente no interior da garrafa, o calor que seria irradiado para fora é refletido para dentro; caso o líquido seja frio, o calor de fora não penetra na garrafa, pois é refletido pela superfície do vidro. 

Finalmente, uma tampa bem ajustada isola a garrafa das possíveis correntes de convecção, pois todas as partes do líquido dentro da garrafa estão à mesma temperatura. 





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