Se a transferência de calor por convecção no escoamento de um líquido ou de um vapor não é caracterizada por uma mudança de fase líquido/vapor, qual é a natureza da energia sendo transferida? Qual será se tal mudança de fase estiver presente?

Passo 1

Vamos lá! Você me perguntou sobre transferência de calor por convecção em líquidos ou vapores, especialmente distinguindo quando tem ou não mudança de fase. Isso está relacionado ao estudo da Termodinâmica, mais especificamente à Transferência de Calor por Convecção. Para resolver, vamos precisar entender os conceitos de energia transferida sem mudança de fase (chamada de calor sensível) e com mudança de fase (inclui calor latente).

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que acontece quando não há mudança de fase durante a transferência de calor por convecção. Nesse caso, a energia que está sendo transferida está relacionada únicamente ao aumento ou diminuição da temperatura do líquido ou vapor. Isso significa que o calor está aquecendo ou resfriando o fluido, sem que ele mude de estado.

Passo 3

Esse tipo de energia transferida sem mudança de fase é conhecido como calor sensível. O termo “sensível” porque a mudança de temperatura pode ser sentida ou medida. Matematicamente, o calor sensível ( ) pode ser calculado pela fórmula:
onde:
  • é a massa do fluido,
  • é a capacidade térmica específica,
  • é a variação de temperatura.

Passo 4

Agora, vamos considerar o caso em que há uma mudança de fase, ou seja, o líquido se transforma em vapor ou vice-versa durante a transferência de calor por convecção. Além do calor sensível, é necessário fornecer ou remover uma quantidade adicional de energia para que a mudança de fase ocorra, sem alterar a temperatura durante esse processo.

Passo 5

Essa energia adicional é chamada de calor latente ( ). O calor latente está associado à energia necessária para romper ou formar as ligações intermoleculares durante a transição de fase. A fórmula para o calor latente é:
onde:
  • é a massa do fluido,
  • é o calor latente específico da substância.

Resposta

Então, resumindo:
  • Sem mudança de fase, a energia transferida é o calor sensível ( ).
  • Com mudança de fase, a energia transferida inclui o calor latente ( ) além do calor sensível.

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