FEN

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FENÔMENOS DE TRANSPORTE II

• BALANÇO DE ENERGIA

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BALANÇO ENERGÉTICO

• O balanço de energia na envolvente da edificação
  tem como base a primeira lei de termodinâmica, a
  lei da conservação de energia. Esta lei
  estabelece que a quantidade de energia térmica
  (calor) que entra em um volume de controle - no
  caso a envolvente (Ea), mais a quantidade de
  calor gerada no interior do volume (Eg), menos a
  quantidade de energia que deixa o volume (Es)
  deve ser igual ao aumento da quantidade de
  energia armazenada (Ear) no volume de controle
  (Figura).

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Conservação de energia 1ª lei da termodinâmica
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• O alcance da disciplina não considera o estudo de
  mecanismos de geração de calor na envolvente.
  Esta simplificação permite estabelecer o balanço
  energético como a diferença entre a energia que
  ingressa e sai da envolvente deve ser igual à
  variação de energia (calor armazenado ou
  liberado) no interior da envolvente.

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• Se ligarmos uma resistência aquecedora de 20 Ohms
  em 220 V por 10 min, dentro de um recipiente de
  100 l com água a 20 C. Qual a temperatura final
  da água?

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• Potência (P) fornecida pela resistência elétrica
• P U I U R I
• P U²/R 220²/20 2.420 Watts 2.400 J/s
• Balanço energético
• Ee Es Eg Ear m c ?T ? V c (Tf
  Ti)
• Ee 0, Es 0

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• Eg P t ? V c (Tf Ti)
• 2.400 600 1.000 0,1 1.000 (Tf 20) gt
  Tf 34,4 ºC
• Agora, qual a taxa de variação da temperatura?
• Eg ? V c (Tf Ti) t
• 2.400 1.000 0,1 1.000 (?T/t) gt (?T/t)
  0,024 ºC/s

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• Para resolver problemas de transferência de
  calor, a palavra chave é balanço energético e
  recomendase utilizar o seguinte esquema de
  resolução
• Modelo Organize todos os dados do seu problema
  (revise as unidades). Realize um esquema
• gráfico identificando o ponto ou volume de
  controle (nó ou envolvente) e os fenômenos
  físicos que participam nele. Verifique se suas
  hipóteses são válidas.
• Objetivo Identifique as grandezas físicas a
  determinar.
• Lei geral Estabeleça o balanço energético
  identificando seus componentes no modelo gráfico.
• Leis particulares Para cada componente,
  identificar o tipo de lei que o representa
  (Fourier,
• Newton ou Steffan-Boltzmann) e desenvolva a
  equação de balanço com as relações
  correspondentes.
• Solução Substitua as variáveis pelos valores
  numéricos (dados) e execute os cálculos
• necessários.