Condução – Convecção – Radiação
A transferência de calor é uma disciplina de engenharia que diz respeito à geração, uso, conversão e troca de calor (energia térmica) entre sistemas físicos. Na engenharia de energia, ele determina os principais parâmetros e materiais dos trocadores de calor. A transferência de calor é geralmente classificada em vários mecanismos, como:
- Condução de calor . A condução de calor, também chamada difusão, ocorre dentro de um corpo ou entre dois corpos em contato. É a troca microscópica direta de energia cinética de partículas através da fronteira entre dois sistemas. Quando um objeto está a uma temperatura diferente de outro corpo ou de seus arredores
- Convecção por Calor . A convecção de calor depende do movimento de massa de uma região do espaço para outra. A convecção de calor ocorre quando o fluxo a granel de um fluido (gás ou líquido) transporta calor junto com o fluxo de matéria no fluido.
- Radiação térmica . A radiação é a transferência de calor por radiação eletromagnética, como a luz do sol, sem a necessidade de que a matéria esteja presente no espaço entre os corpos.
Condução
A condução térmica , também chamada de condução térmica , ocorre dentro de um corpo ou entre dois corpos em contato sem o envolvimento do fluxo de massa e da mistura. É a troca microscópica direta da energia cinética das partículas através da fronteira entre dois sistemas. A transferência de calor por condução depende da “força” motriz da diferença de temperatura e da condutividade térmica (ou da resistência à transferência de calor). A condutividade térmica depende da natureza e das dimensões do meio de transferência de calor. Todos os problemas de transferência de calor envolvem a diferença de temperatura , a geometriae as propriedades físicas do objeto que está sendo estudado. Em problemas de transferência de calor por condução, o objeto em estudo geralmente é sólido.
Microscopicamente, esse modo de transferência de energia é atribuído ao fluxo livre de elétrons dos níveis de energia mais alto para o mais baixo, vibração da rede e colisão molecular . Considere um bloco de pedra em alta temperatura, que consiste em átomos que oscilam intensamente em torno de suas posições médias. A baixas temperaturas , os átomos continuam a oscilar, mas com menos intensidade . Se um bloco de pedra mais quente é colocado em contato com um bloco mais frio, os átomos intensamente oscilantes na borda do bloco mais quente emitem sua energia cinética para os átomos menos oscilantes na borda do bloco frio. Nesse caso, há transferência de energia entre esses dois blocos e o calor flui do bloco mais quente para o mais frio por essas vibrações aleatórias. A visão moderna é atribuir a transferência de energia a ondas reticuladas induzidas pelo movimento atômico. Nos isoladores elétricos, a transferência de energia é exclusivamente através dessas ondas de treliça. Em um condutor, isso também se deve ao movimento de translação dos elétrons livres.
Convecção
Em geral, a convecção é a transferência de massa ou a transferência de calor devido ao movimento em massa de moléculas dentro de fluidos, como gases e líquidos. Embora líquidos e gases geralmente não sejam bons condutores de calor, eles podem transferir calor rapidamente por convecção .
A convecção ocorre através de advecção , difusão ou ambos. A convecção não pode ocorrer na maioria dos sólidos, porque nem a difusão significativa da matéria nem os fluxos de corrente a granel podem ocorrer. A difusão do calor ocorre em sólidos rígidos, mas isso é chamado de condução térmica .
O processo de transferência de calor entre uma superfície e um fluido que flui em contato com ela é chamado de transferência de calor por convecção . Na engenharia, a transferência de calor por convecção é um dos principais mecanismos de transferência de calor . Quando o calor é transferido de um fluido para outro através de uma barreira, a convecção é envolvida em ambos os lados da barreira. Na maioria dos casos, a principal resistência ao fluxo de calor é por convecção. A transferência de calor por convecção ocorre tanto por difusão térmica (o movimento aleatório das moléculas de fluido) quanto por advecção, na qual a matéria ou o calor é transportado pelo movimento em larga escala das correntes no fluido.
Transferência de calor por radiação
Nos capítulos anteriores, discutimos convecção e condução , que exigem a presença de matéria como meio para transportar o calor da região mais quente para a mais fria. Mas um terceiro tipo de transferência de calor, a transferência de calor por radiação , ocorre sem nenhum meio. Em geral, a transferência de calor por radiação de uma superfície para outra é a radiação que sai da primeira superfície para a outra menos a que chega da segunda superfície. A transferência de calor por radiação é mediada pela radiação eletromagnética , conhecida como radiação térmica , que surge devido à temperatura de um corpo. Qualquer material que tenha uma temperatura acimazero absoluto emite alguma energia radiante . A maior parte dessa energia está na região infravermelha do espectro eletromagnético, embora parte dela esteja na região visível. Um dos exemplos mais importantes de transferência de calor por radiação é a absorção de radiação solar da Terra, seguida por sua radiação térmica de saída. Esses processos determinam a temperatura e o clima da Terra.
Fonte: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.
