Condução de Calor
CEFET_BA
PROFº DIÓGENES GANGHIS
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Processos de Transferência de Calor
• Condução
• Convecção
• Radiação térmica
Condução
Convecção
Radiação térmica
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Condução
Transferência de energia de
partículas mais energéticas para
partículas menos energéticas por
contato direto.
Necessita obrigatoriamente de
meio material para se propagar.
Fonte:
www.terra.com.br/fisicanet
Característico de meios
estacionários.
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Condução
Calor
Condução de calor ao longo de uma barra.
T1 > T2
Condução de calor ao longo de gás confinado.
A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula,
somente através da agitação molecular e dos
choques entre as moléculas do meio.
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Fluxo de Calor na Condução
• “Lei de Fourier”:

A  (T1  T2 )
qcond  k 
L
k é a condutividade térmica [W/(m ºC)]
k (Fe a 300K) = 80,2 W/(m ºC)
k (água a 300K) = 5,9 x 10-1 W/(m ºC)
k (ar a 300K) = 2,6 x 10-2 W/(m ºC)
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Condutividade Térmica de diversas substâncias
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Condução - Aplicações e conseqüências
• Conforto térmico corporal;
• Seleção de materiais para empregos específicos
na indústria (condutores e isolantes).
Por que os iglus são
feitos de gelo?
k (gelo a 0ºC) = 1,88 W/(m ºC)
cp (gelo a 0ºC) = 2040 J/(kg ºC)
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Processos de Transferência de Calor
Os diferentes mecanismos de
troca
térmica
ocorrem
simultaneamente nas mais
diversas situações.
Trocador de Calor
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Resistência térmica
Condução
q  k  A 

q
T
R
Convecção
T
T

L
L
kA
onde,
T
q  h  A  T 
1
h A
T é o potencial térmico e
R é a resistênci a térmica do sistema
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Mecanismos Combinados de
transferência de calor
q
h1. A
q.L
(T2  T3 ) 
k. A
q
(T3  T4 ) 
h2 . A
 1
L
1 

T1  T2  T2  T3  T3  T4  q.


h
.
A
k
.
A
h
.
A
 1
2

(T1  T2 ) 
T T
T T
T total
1
4
1 4
q 

 q 
1
L
1
R R R
Rt


1 2 3
h . A k. A h .A
1
2
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Mecanismos Combinados de
transferência de calor
q 
T total
Rt

T1  T5
T1  T5

1
L1
L2
1
Ri  Rref  Riso  Re



hi . A k1. A k 2 . A he . A
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Exercício 3
• Uma parede composta é
formada por uma placa de
cobre de 2,5 cm, uma
camada de amianto de
3,2mm e uma camada de
fibra de vidro de 5 cm. A
parede é submetida a uma
diferença de temperatura
de 560ºC. Calcule o fluxo
de calor por unidade de
área através da estrutura
composta
Dados Gerais
Kamianto = 0,166 W/m.ºC
Kcobre = 0,372 W/m.ºC
kfibra vidro = 0,048 W/m.ºC
kmanta de vidro = 8,6*10-5 W/m.ºC
ktijolos refratários = 1.116*10-3 W/m.ºC
ktijolos de caulim = 225*10-3 W/m.ºC
kargamassa = 1.285*10-6 W/m.ºC
Q = - k*A*T/L; Q = - T/Rtotal; Ri= Li/A*ki
K – Condutividade Térmica
Q = Fluxo de calor
T – Temperatura
R – Resistência
A – Área
L – Espessura
q 
T total
Rt

T1  T3
T1  T3

L1
L
R1  R2
 2
k1. A k 2 . A
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Exercício 4
• Dois materiais estão em perfeito contato térmico. As
distribuições de temperaturas no estado estacionário
são indicadas na figura ao lado. Se a condutividade
térmica do material de 3 cm de espessura é K1-2 = 0,1
W/m.ºC, calcule a condutividade térmica do material de
5 cm de espessura por K2-3. Considere a área da
parede igual a 1,5m².
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Exercício 5
•
Calcule o calor transferido por unidade de área
através da parede composta esquematizada abaixo.
Considere o fluxo de calor unidimensional.
•
•
•
•
•
kA = 175 W/m.ºC
kB = 35 W/m.ºC
kC = 60 W/m.ºC
kD = 80 W/m.ºC
AB = AC
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