Processos termicos.pdf - Unidade Acadêmica de Física - UFCG

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Física II – Profs Ricardo e Amauri 8 Resistências térmicas em série Fig. 9 – Condutividades térmicas de diversos materiais. Consideremos duas placas condutoras de calor, com a mesma área de seção reta, de matérias diferentes e espessuras também diferentes. Seja T1 a temperatura da face de maior temperatura, T2 a temperatura na face comum das duas chapas e T 3 a temperatura na face de menor temperatura. Para condição de fluxo térmico permanente, a corrente térmica I é mesma nas duas chapas. Sejam 1 R e R2 as resistências térmicas das chapas, assim, teremos: Somando as duas equações obtemos: ⎧T1 − T2 = IR1 ⎨ ⎩T2 − T3 = IR2 ( R1 + R ) IReq ∆ 1 3 2 T = T − T = I = sendo Req a resistência equivalente. Desta forma, se as resistências térmicas estiverem em série, a resistência equivalente é igual à soma das resistências: Resistências em Paralelo R = R + R + ... + R eq 1 2 n A quantidade de calor que abandona uma sala pela condução, num certo intervalo de tempo, pode ser estimada pelo cálculo do calor que escapa pelas paredes, janelas, piso e teto. Neste caso, as resistências térmicas estão em paralelo. Em cada uma das possíveis vias de saída de calor, a diferença de temperatura é ( 13)
Física II – Profs Ricardo e Amauri 9 a mesma, porém, as correntes térmicas são diferentes. A corrente total é soma de todas as correntes individuais: I total = I 1 + I 2 ∆T ∆T ∆T ⎛ 1 + ... + I n = + + ... + = ∆T R1 R2 Rn ⎜ ⎝ R1 1 + R2 1 ⎞ ∆T + ... + = Rn ⎟ ⎠ Req 1 ⇒ R 1 = R 1 + R 1 + ... + Rn ( 14) eq Veja interessantes applets sobre condutividade nos seguintes endereços eletrônicos: http://www.engr.colostate.edu/~allan/heat_trans/page4/conduction/cond.html http://www.agr.kuleuven.ac.be/vakken/ooi98-22/SimpleHeatClasses/indexh.htm http://www.jhu.edu/~virtlab/conduct/conduction.htm Convecção 1 2 O calor é transferido pelo transporte direto de massa, ou seja, é o transporte de energia térmica pela movimentação do próprio meio. A convecção é responsável pelas grandes correntes oceânicas e também pela circulação geral da atmosfera. O caso mais simples é quando um fluido (gás ou líquido) é aquecido na parte inferior. A parte do fluido com temperatura maior se expande e eleva-se. O fluido de temperatura menor desce para parte inferior. A descrição matemática da convecção é bastante complexa, pois o fluxo depende da diferença de temperatura entre as diversas partes, e esta diferença é influenciada pelo movimento do fluido. Circulação geral da atmosfera A Figura 9 mostra a circulação geral da atmosfera, os principais processos que fazem parte desta circulação são: aquecimento da região equatorial, formação de células convectivas, a variação da velocidade angular da Terra que define as direções dos ventos, a formação de centros de alta e baixa pressão e produção de ventos. Radiação A radiação é transmissão de energia através de ondas eletromagnéticas que se movem com a velocidade da luz. A radiação térmica, as ondas de luz, as ondas de rádio, os raios x, são todos formas de radiação eletromagnética que se diferenciam pelos respectivos comprimentos de onda e freqüências no espectro eletromagnético. Veja nos sites a seguir como ocorre a emissão eletromagnética em um átomo de hidrogênio: http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/lines2.html http://physics.uwstout.edu/physapplets/javapm/java/atomphoton/index.html Todos os corpos emitem e absorvem radiação eletromagnética. Quando um corpo está em equilíbrio térmico com as suas vizinhanças, emite e absorve taxas iguais de energia. A Figura 10 mostra o espectro eletromagnético.
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