Flashcard FC279415
Como a presença de vácuo entre superfícies influencia a condução e a convecção de calor?
Termologia
CEBRASPE (CESPE) · 2024
Como a presença de vácuo entre superfícies influencia a condução e a convecção de calor?
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Resposta
Reduz fortemente ambas: a condução por falta de meio e a convecção por ausência de fluido em movimento; persistem a radiação e a condução por suportes sólidos.Em termos físicos:
• Condução: pela lei de Fourier \(q=-kA\,\mathrm{d}T/\mathrm{d}x\), o coeficiente térmico efetivo \(k\) do gás residual tende a zero em bom vácuo, tornando o fluxo por condução pelo espaço negligenciável.
• Convecção: pela lei de Newton \(q=hA\Delta T\), o coeficiente convectivo \(h\) cai a praticamente zero sem massa de fluido para transportar calor.
• Ainda há radiação: \(q=\sigma A\,(T_1^4-T_2^4)\), e condução por suportes sólidos ou pelo gás residual se o vácuo não for perfeito.
exemplo:
Considere duas superfícies paralelas separadas por d=5 mm, área A=0,1 m² e ΔT=30 K.
Condução aproximada pelo ar (\(k_{ar}\approx0{,}026\ \mathrm{W/mK}\)):
\(q_{ar}=\dfrac{k_{ar}A\Delta T}{d}=\dfrac{0{,}026\cdot0{,}1\cdot30}{0{,}005}=15{,}6\ \mathrm{W}\).
Com bom vácuo (\(k_{vac}\approx1\times10^{-4}\ \mathrm{W/mK}\)):
\(q_{vac}=\dfrac{1\times10^{-4}\cdot0{,}1\cdot30}{0{,}005}=0{,}06\ \mathrm{W}\).
Isso ilustra a queda drástica da transferência por condução; a convecção também desaparece, restando principalmente a radiação e pontual condução via suportes.
Veja como foi cobrado:
https://flashcardsconcursos.com.br/portal/flashcard/278370
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