TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Para usar a lei de Fourier, a condutividade térmica do

material deve ser conhecida.

Essa propriedade, que é classificada como uma

propriedade de transporte, fornece uma indicação da taxa

na qual a energia é transferida pelo processo de difusão.

Condutividade térmica

A partir da Lei de Fourier, a condutividade térmica associada à

condução na direção x é definida como

Definições similares são associadas às condutividades térmicas

nas direções y e z (ky e kz).

Porém para um material isotrópico a condutividade térmica é

independente da direção de transferência, kx = ky = kz ≡ k

xT

qk xx

Como a condução está associada com as colisões entre as

moléculas - a condutividade esta relacionada ao espaçamento

intermolecular em cada estado.

Estado fluido (líquido ou gasoso) - o espaçamento entre as

moléculas é muito maior que no estado sólido – a

condutividade de gases e líquidos é geralmente menor do que a

de sólidos.

Em geral: k sólido> k líquido > k gás

Condutividade térmica

Faixas de condutividade térmica de vários estados da matéria a temperaturas e pressões normais.

A dependência com a temperatura da condutividade térmica

A condutividade térmica de gases de baixa densidade aumenta

com o aumento da temperatura.

T Colisões entre as moléculas Condutividade

Na maioria dos líquidos: T Condutividade

São constituídos por materiais de baixa condutividade térmica.

Nos isolantes tradicionais - o material encontra-se finamentedisperso em um espaço contendo ar.

Nos isolantes de alta performance: há vácuo nos espaços vazios(implica na redução da condutividade efetiva)

É importante reconhecer que a T. C. através do isolamento podeincluir:

Condução através do material solido

Condução ou convecção através do ar

E troca radiante entre a superfícies da matriz solida

A condutividade térmica efetiva leva em consideração todos esses

processos e valores..

Sistemas de isolamento

Outras Propriedades Relevantes

Em nossa análise de transferência de calor, será necessário o uso de várias propriedades da matéria....

Propriedades de Transporte:

K= condutividade térmica (w/mK) = Viscosidade cinemática (para transferência de momento)

Propriedades Termodinâmica:

ρ = densidade/massa especifica (Kg/m3)

cp = calor específico [J/(Kg.K)]

ρ cp = capacidade calorífica volumétrica [J/(m3.K)]

Mede a capacidade de um material armazenar energia térmica

Difusividade térmica α [m2/s]

É a razão entre a condutividade térmica e a capacidade calorífica volumétrica.

pck

Mede a capacidade do material de conduzir energia térmica em relação à sua capacidade de armazená-la.

α Responderão rapidamente a mudanças nas condições térmicas

α Responderão + lentamente , levando mais tempo para atingir uma nova condição de equilíbrio

A precisão dos cálculos de Engenharia depende daexatidão com que são conhecidos os valores daspropriedades termofísicas.

Valores destas propriedades para uma gama de sólidos(Tabs. A1 – A3), gases (Tab. A4) e líquidos (Tabs. A5 – A7)são encontrados nas tabelas do Apêndice A do LivroFundamentos de Transferência de Calor e deMassa.