Transmissão de Calor

A propagação do calor efetua-se por três modos diferentes: condução, convecção e irradiação.

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 t 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).

CONDUÇÃO

É o processo de transmissão de calor pelo qual a energia passa de molécula para molécula sem que elas sejam deslocadas. Exemplo: aquecendo-se a extremidade de uma barra metálica, as moléculas passam a vibrar com maior intensidade, transmitindo essa energia adicional às moléculas mais próximas, que também passam a vibrar mais intensamente e assim sucessivamente até alcançar a outra extremidade.

Os metais, por exemplo, são bons condutores e outras substâncias, como a cortiça, o ar, a madeira, o gelo, a lã, o algodão, etc., são isolantes térmicos.

Nos líquidos e nos gases, a condução térmica é baixa. Por esse motivo é que os gases são utilizados como isolantes térmicos.

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 à 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.

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