Como parte fundamental da formação específica e geral, a disciplina tem por objetivos (a) fornecer conceitos de transferência de calor e massa importantes para a formação em engenharia de materiais; (b) capacitar o aluno, trabalhando individualmente e em grupo, a modelar e resolver problemas de interesse em fenômenos de transporte, com escolha adequada de hipóteses e aplicação de ferramentas correspondentes de solução; e (c) aplicar e estender os conceitos aprendidos previamente em disciplinas de Termodinâmcia, Cinética, Solidificação, Tratamento de Minérios, Pirometalurgia e Propriedades térmicas, elétricas, magnéticas e ópticas.
Introdução à transferência de calor. Condução de calor em regimes permanente e transiente. Transferência de calor por condução. Condições de contorno convecticvas. Transferência de calor por radiação térmica.Transferência de calor com transformação de fase – solidificação. Transferência de massa por difusão.
1. Transferência de calor por condução: a Lei de Fourier. Classificação dos materiais quanto à condutividade térmica: isolantes e condutores térmicos. Mecanismos de condução de calor em metais, cerâmicas e polímeros. 2. Condição de contorno convectiva: a Lei do resfriamento de Newton e o coeficiente de transferência de calor por convecção. 3. Regime permanente/estado estacionário: conceito de resistência térmica e analogia com circuitos elétricos. 4. Regime transiente: aproximação da capacitância agrupada (lumped mass approximation). O conceito de difusividade térmica e os números de Biot e de Fourier. 5. Balanço térmico e a equação diferencial parcial da condução de calor. 6. Método de Heusler para o resfriamento/aquecimento de placas, esferas e cilindros em condições de contorno convectivas. 7. Solução do problema de transferência de calor por condução através de um meio semi-infinito. A função erro. 8. A transferência de calor na solidificação. Os métodos de Chvorinov e de Schwarz para solidificação em moldes de areia e metálicos. 9. Transferência de calor por radiação. Radiação de corpo negro, radiosidade e emissividade de corpos cinzas e a lei de Stefan-Boltzmann. 10. Fatores de vista e trocas de calor entre superfícies cinzas. Analogia com circuitos elétricos para a troca de calor por radiação entre várias superfícies. 11. Transferência de massa por difusão. Dedução da Primeira Lei de de Fick e analogia com a Lei de Fourier. 12. O coeficiente de difusão e a atividade química em sistemas multicomponentes. Difusão uphill.
INCROPERA, F, P; DEWITT, D. P. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa, LTC Editora, 2015. POIRIER, D.R.; GEIGER, G.H. Transport Phenomena in Materials Processing, TMS, 1994. GASKELL, David R. Introduction to Transport Phenomena in Materials Engineering. Prentice Hall, 1991. WELTY, J. R.; RORRER, G. L.; FOSTER, D. G. Fundamentos de Transferência de Momento, Calor e Massa. LTC Editora, 2017. LIENHARD V, J. H.; LIENHARD IV, J. H. A Heat Transfer Textbook. Dover, 2011. BENNETT, C. D.; MYERS, J. E. Fenômenos de Transporte. McGraw-Hill. KREITH, F.; BOHN, M. S. Princípios de Transferência de Calor, Thomson Learning, 2003.
