Fluxo de calor

O fluxo de calor é a razão entre a quantidade de calor que flui por um corpo e o tempo.

A quantidade de calor que flui por condução entre dois corpos durante certo intervalo de tempo é definida como fluxo de calor (Φ). A figura abaixo mostra a seção reta de uma parede feita de material isolante térmico. Repare que existe uma diferença de temperatura entre as regiões separadas pelo isolante, o que motiva o surgimento de um fluxo de calor da região de maior temperatura para a de menor.

→ Equação do Fluxo de Calor (Φ)

Imagine que você está dentro de uma sala completamente fechada onde existe um aparelho de ar-condicionado programado para refrigerar o ambiente à temperatura de 20 °C. Supondo que o meio externo à sala esteja a uma temperatura de 30°C e que as paredes da sala sejam revestidas de material isolante, podemos afirmar que existirá um fluxo de calor do lado externo para o lado interno da sala.

Prova-se experimentalmente que o fluxo de calor (Φ) é diretamente proporcional à área da parede (A), diretamente proporcional à variação de temperatura (Δt) e inversamente proporcional à espessura da parede (e), de modo que:

Φ = K.A.Δt
       e

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Nessa equação, o K representa a condutividade térmica do material que constitui as paredes. Essa grandeza diferencia os materiais de acordo com a sua capacidade de conduzir calor. Os condutores térmicos possuem valores de condutividade térmica maiores que os isolantes térmicos.

A tabela abaixo expressa a condutividade térmica de alguns materiais na unidade w/m.K

→ Exemplo:

Imagine uma parede de concreto de área 4 m2, que possua 5 cm de espessura e esteja submetida a uma diferença de temperatura de 27°C. Determine o fluxo de calor que atravessa essa parede.

  • Primeiro é necessário transformar a espessura para metros: e = 5 cm = 5x10 – 2 m.

  • A temperatura deve estar em kelvin, portanto: Δt = 27°C + 273 = 300 K.

  • A partir da tabela, sabe-se que a condutividade térmica do concreto vale 0,8 w/m.k.

Substituindo os valores na equação do fluxo de calor, teremos:

Φ = K.A.Δt
       e

Φ = 0,8 . 4 . 300
        5x10 – 2

Φ = 19200 j/s

Aproveite para conferir a nossa videoaula relacionada ao assunto:

Na imagem, os tubos estão revestidos por um material isolante térmico que possui a função de reduzir o fluxo de calor

Na imagem, os tubos estão revestidos por um material isolante térmico que possui a função de reduzir o fluxo de calor

Por: Joab Silas da Silva Júnior

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