Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

204 CAPITULO 18
figura 18-19 O calor é lran~fcrido
a uma taxa constante através de unia
placa co1nposta feita de dois materiais
diferentes com diferentes espessuras
e diferentes condutividades térmicas.
A temperatura da interface dos dois
materiais no regime estacionário é Tx.
A transferência de energia
por segundo aqui ...
. .. é igual à transferência _de
energia por segundo aqui.
e não teríamos um regime estacionário. Chamando de Tx a temperatura da interface
dos dois materiais, podemos usar a Eq. 18-32 para escrever
Explicitando Tx na Eq. 18-34, obtemos
k 2 A (TH - Tx) k1A(Tx - Te)
Pcond = L
2
- L 1
•
(18-34)
k1L2Te + kiL 1 ~i
Tx = .
k 1 L 2 + kiL 1
Substituindo Tx por seu valor em uma das expressões da Eq. 18-34, obtemos:
(18-35)
A (TH - Te)
P cond = L 1lk1 + L 2lki. (18-36)
Podemos generalizar a Eq. 18-36 para uma placa composta por um número n de
materiais:
A (TH - Te)
Pcond = L (L /k) . (18-37)
O símbolo de somatório no denominador indica que devemos somar os valores de
U k de todos os materiais.
TESTE 7
A figura mostra as temperaturas das faces e das interfaces, no regime estacionário,
de uma conjunto de quatro placas de mesma espessura, feitas de mate- 25ºC
riais diferentes, através das quais o calor é transferido. Ordene os materiais de
acordo com a condutividade térmica, em ordem decrescente.
15°C
a
-5,0ºC
e
•
Convecção
Quando olhamos para a chama de uma vela ou de um fósforo, vemos a energia térmica
ser transportada para cima por convecção. Esse tipo de transferência de energia
acontece quando um fluido, como ar ou água, entra em contato com um objeto cuja
temperatura é maior que a do fluido. A temperatura da parte do fluido que está em
contato com o objeto quente aumenta e (na maioria dos casos) essa parte do fluido
se expande, ficando menos densa. Como o fluido expandido é mais leve do que 0
fluido que o cerca, mais frio, a força de empuxo o faz subir. o fluido mais frio escoa
para tomar o lugar do fluido mais quente que sobe e o processo pode continuar
indefinidamente.
A convecção está presente em muitos processos naturais. A convecção aunosf
érica desempenha um papel fundamental na formação de padrões climáticos globais
e nas variações do tempo de curto prazo. Tanto os pilotos de asa delta como os
pássaros usam térmicas (correntes de convecção de ar quente) para se manter por