meios de propagação do calor, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Os meios de propagação do calor Condução/Convecção/Irradiação Tucuruí 2013

Objetivos:

• Identificar, comparar e classificar as formas de propagação de calor;
• Reconhecer que o calor, para se propagar, precisa de temperaturas diferentes entre as regiões de escoamento;
• Mencionar que o fluxo térmico sempre se verifica no sentido das temperaturas decrescentes Condução Introdução É o processo de transmissão de calor em que a energia térmica passa de um local para outro através das partículas do meio que os separa. Não há deslocamento de matéria, as partículas recebendo energia transmitem energia para as partículas vizinhas, menos energizadas, que passa a vibrar com intensidade maior, estas por sua vez, transmitem energia térmica para as seguintes, e assim sucessivamente Materiais e Métodos:  01 base principal;  01lâmina suporte em aço inoxidável;  05 corpos de prova esféricos de aço;  01 lamparina;  01 vela (cera);  01 caixa de fósforo;  01 cronômetro;  01 biombo protetor e canalizador, com suporte de termômetro e janelas de entrada Com materiais em mãos e conceitos básicos em mente, foi iniciado a montagem dos equipamentos. Ao término, a vela foi acesa e colocou-se corpos esféricos na haste metálica. Posicionou-se a vela na extremidade da haste metálica.Isolamos o experimento com alguns livros para que não houvesse corrente de ar que interferisse no resultado do experimento, então acendemos a vela e então observamos. Questionamentos Acenda a lamparina e aqueça a extremidade livre da lâmina.Descreva o observado. Notou-se que o fogo da vela, ao aquecer a haste, fazia as bolinhas caírem uma a uma em numa seqüência que partia da ponta da lâmina aquecida pelo fogo.

 01 fonte irradiante de feixe direcional, 60 W  01 ventoinha de alumínio com 8 hélices  01 biombo protetor  01 pivot de aço inoxidável O experimento foi montado colocando a ventoinha na parte superior do pivô, de modo que este a mantivesse suspensa apenas apoiando-a pelo centro. E colocou-se a ventoinha acima da fonte irradiante(lampâda). Ligue a lâmpada e aguarde alguns minutos.Comente o observado Depois de algum tempo, a ventoinha começa a se movimentar O que acontece à molécula de ar frio que se encontra próxima da lâmpada aquecida? Com base no princípio de Arquimedes,justifique o movimento de subida da molécula aquecida de ar. Quando certa massa de um fluido é aquecida suas moléculas passam a mover- se mais rapidamente, afastando-se, em média, uma das outras. Como o volume ocupado por essa massa fluida aumenta, ela torna-se menos densa. A tendência dessa massa menos densa no interior do fluido como um todo é sofrer um movimento de ascensão ocupando o lugar das massas do fluido que estão a uma temperatura inferior Procure justificar a causa do movimento da ventoinha. A parte do fluido mais frio (mais denso) move-se para baixo tomando o lugar que antes era ocupado pela parte do fluido anteriormente aquecido. Esse processo se repete inúmeras vezes enquanto o aquecimento é mantido dando origem às chamadas correntes de convecção. São as correntes de convecção que mantêm o fluido em circulação,fazendo assim a ventoinha se movimentar. Como se denomina esta maneira do calor se propagar e qual a sua principal característica? Convecção térmica. A transmissão da energia térmica é feita de molécula a molécula, porém, com deslocamento da matéria

Resultados Experimentais e Conclusão: Com a lâmpada acesa,o ar ao seu redor esquenta, deixando-o mais denso.Com o ar quente subindo, foi observado que a ventoinha começava a rodar gradativamente, e o ar frio descia, logo o ar frio era aquecido também e subia novamente. Constou-se então a transmissão de calor por convecção, ou seja, o movimento das partículas (matéria) de ar quente e frio. Irradiação Introdução A terceira forma de transferência de calor é por radiação.Esse processo não necessita de um meio para propagar o calor. A propagação é dada através de ondas eletromagnéticas, que ao atingir um meio são absorvidas e transformadas, em grande parte, em energia térmica.Apesar de todas as ondas eletromagnéticas transportarem energia, apenas as correspondentes ao infravermelho são chamadas de ondas de calor.Todos os corpos com temperatura finita emitem radiação. O espectro de emissão dos objetos depende, em geral, da sua geometria e do material constituinte. Materiais e métodos:  01 base principal: Sapatas niveladoras, chave liga-desliga isolada,haste vertical com regulagem de altura, refletor com soquete articulável;,  01 fonte irradiante de feixe direcional , 60 W;  01 biombo protetor e canalizador, com suporte de termômetro e janelas de entrada  02 elásticos ortodônticos;  01 termômetro com escala de -10 a 110 °C  01 retângulo de papel branco 15x25 mm  01 retângulo de papel carbono preto 15x25mm  01 cronômetro  01 calço de madeira Fixou-se a pinça no suporte e o termômetro no calço de madeira. Em seguida, o termômetro foi unido no suporte.A lâmpada foi ligada e iniciou-se a execução dos passos para a realização do experimento.A primeira parte do experimento consistia em determinar a temperatura quando o termômetro estivesse protegido pela sombra da cartolina branca. A temperatura inicial era de 28ºC. Após 5 minutos de exposição da luz da lâmpada, a temperatura praticamente não se alterou. Na segunda parte, o mesmo procedimento foi repetido , mas agora utilizando papel carbono.Após os 5 minutos de exposição da luz da lâmpada, a temperatura foi de 33ºC. Na terceira e última parte, os raios luminosos atingiram diretamente o termômetro. Após 5 minutos de medição, a temperatura chegou aos 50ºC.