Transferência de Calor: Introdução, Temperatura e Medição, Notas de estudo de Química Industrial

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Transferência de

Calor

Introdução

Os fenômenos de transferência de calor

representam papel importante em muitos

problemas industriais;

Não há uma só aplicação industrial que

não envolva os efeitos da transmissão de

calor;

Equipamentos de troca térmica:

Trocadores de calor, Fornos, Caldeiras e

Torres de Resfriamento;

Reaproveitamento de Energia / Integração

Energética.

Característica da Temperatura

Temperatura é uma grandeza que representa o nível

térmico de um corpo e que avalia o grau de agitação

das partículas de um corpo de forma qualitativa.

Em outras palavras, a temperatura de um corpo é

uma propriedade que está relacionada com o fato de

o corpo estar “mais quente” ou “mais frio”.

Medição de temperatura

Medir diretamente uma grandeza é compara-la com outra de

mesma espécie tomada como unidade e verificar quantas

vezes a grandeza unitária cabe na grandeza a ser medida.

A temperatura não pode ser medida diretamente, pois seria impossível

mensurar-se o grau de agitação de um corpo diretamente

Escalas termométricas

Escala graduada com a qual se compara a influencia da agitação

térmica sobre a propriedade que varia com a temperatura.

Escalas mais usuais:

escala Celsius: °C

escala kelvin: K

escala Fahrenheit: °F

Formulação de uma escala termométrica

1 - Escolhe-se duas temperaturas de fácil reprodução, que são

denominados de pontos fixos da escala;

2 - Atribuí-se valores numéricos arbitrários aos pontos fixos;

3 - Divide-se o intervalo estipulado em partes iguais, sendo que

cada uma destas partes representa uma unidade de medida de

temperatura.

Construção da escala Celsius

Garante-se que o sistema se encontra na temperatura de

congelamento da água e atribui-se para este ponto o valor de 0 °C;

Depois, garante-se que o sistema encontra-se na temperatura de

ebulição da água e atribui-se para este ponto o valor de 100°C;

Divide-se o intervalo criado entre os dois pontos (de 0°C à 100 °C)

em 100 partes iguais. Cada uma destas partes representa um grau

Celsius.

0 °C

10 0 °C

5 0 °C

Temperatura

de ebulição da água

(P = 1 atm )

Temperatura

de fusão da água

Escala Celsius

 T = 100 °C

(P = 1 atm )

32 °F

212

°

F

0°C

100°C

°F

°C

a

b

c

d

Relação entre grau Celsius

e grau Fahrenheit

Equação de relação

9

(°F - 32).

°C =

9 C

°F =

 °F

 °C

Relação escala Kelvin

com escala Celsius

Escala Celsius

0 K

373 K

0°C

100°C

°C K

273 K

- 273 °C

k = °C + 273

°C = K - 273

 °C =  K

Escala Kelvin

5

K - 273

=

9

°F - 32

=

5

°C

Relação entre as escalas mencionadas

Dilatação térmica

Entende-se por dilatação toda variação na dimensão de uma

substância sob certa variação de temperatura.



Aquecimento (  T > 0):

dilatação positiva, a substância aumenta suas dimensões;



Resfriamento (  T < 0):

dilatação negativa, a substância experimenta uma redução

de tamanho, uma contração.

Não há variação na massa da substância, pois massa não

pode ser criada.

Dilatação dos sólidos

As três dimensões físicas (x, y, z) podem ser consideradas (como um

cubo) e, dependendo da situação, pode-se desconsiderar uma (barra)

ou duas dimensões(chapa).

x

z

y