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Revista Brasileira de Ensino de Fısica, vol. 39, nº 3, e3502 (2017)www.scielo.br/rbefDOI: http://dx.doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2016-0280

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Transferencia de calor e massa: Fusao de uma placa de geloHeat and mass transfer: Melting of an ice sheet

R. L. Garcia1, J. Zabadal2, R. A. Amaral∗2, J. A. D. G. Neto3, A. Schmitz1

1Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Novo Hamburgo, RS, Brasil2Departamento Interdisciplinar, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Tramandaı, RS, Brasil

3Departamento de Biologia Molecular e Biotecnologia, Instituto de Biociencias, Centro de Biotecnologia,Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil

Recebido em 22 de Novembro de 2016. Revisado em 27 de Dezembro de 2016. Aceito em 29 de Dezembro de 2016

Esse trabalho descreve um experimento simples e de facil execucao, destinado ao estudo da transferenciade calor e massa por meio de uma aula pratica. Tal estudo e realizado a partir da fusao de uma placa degelo, ao ar ambiente, e com base na avaliacao quantitativa do calor transferido por radiacao, conveccaoe condensacao de vapor d´agua sobre a superfıcie dessa placa. Os valores teoricos, previstos a partirde equacoes relativas a esses processos de transferencia de calor e massa, sao comparados com dadosexperimentais relativos a taxa massica de fusao dessa placa. A facilidade na execucao dos ensaiose a simplicidade do equipamento empregado torna esse experimento uma atividade pratica de facilimplementacao em disciplinas que tratam da transferencia de calor e massa. Alem disso, a concordanciaentre valores teorico e experimental da taxa de transferencia de calor e massa, e a metodologia empregadana analise e quantificacao dessa taxa, viabilizam o experimento proposto como uma ferramenta pedagogicaeficiente para o estudo desse tema.Palavras-chave: transferencia de calor e massa, fusao de uma placa de gelo, radiacao, conveccao,condensacao de vapor d’agua.

This work describes a simple and easy-to-perform experiment, destined to the study of the heat andmass transfer by means of a practical class. This study is carried out from the melting of an ice sheet intoambient air and based on the quantitative evaluation of the heat transferred by radiation, convectionand condensation of water vapor on the surface of that plate. The theoretical values, predicted fromequations related to these processes of heat and mass transfers, are compared with experimental dataconcerning the melting mass rate of this plate. The ease of running the tests and the simplicity of theequipment employed makes this experiment a practical activity that is easy to implement in disciplinesdealing with heat and mass transfer. In addition, the agreement between theoretical and experimentalvalues of the heat and mass transfer rate, and the methodology used in the analysis and quantificationof this rate, make feasible the proposed experiment as an efficient pedagogical tool to study this subject.Keywords: heat and mass transfer, melting of an ice sheet, radiation, convection, condensation of watervapor.

1. Introducao

Em muitas disciplinas dos cursos de Engenharia,o conteudo e ministrado atraves de aulas teorico-expositivas, nas quais sao apresentadas as equacoesque regem os processos fısicos objeto de estudo, com-plementadas pela resolucao de exercıcios numericosque simulam situacoes reais. Na area de Fenomenos

∗Endereco de correspondencia: [email protected].

de Transporte, uma serie de fatores pode tornar essametodologia de ensino ineficiente, entre os quais des-tacamos:

1. a extensao do conteudo programatico;2. a grande quantidade de equacoes, bem como

a serie de formulacoes analıticas utilizadas nadeducao dessas equacoes;

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3. a interpretacao falha ou incorreta, por partedos alunos, do significado de algumas grande-zas fısicas.

Cabe destacar que as disciplinas de Fenomenos deTransporte sao fundamentais na formacao de umengenheiro, pois sem a clara compreensao dos pro-cessos fısicos ali tratados, o aluno nao estara apto aoaprendizado das Operacoes Unitarias, do Calculo deReatores, de Trocadores de Calor e outras disciplinasaplicadas a processos industriais [1].

As dificuldades inerentes ao ensino dos Fenomenosde Transporte podem ser contornadas a partir da rea-lizacao de aulas praticas, que tendem a propiciar aosalunos uma compreensao mais clara dos fenomenosfısicos presentes num sistema real, a partir da ava-liacao das alteracoes das propriedades macroscopicasdesse sistema e das grandezas fısicas associadas [2,3].Contudo, a realizacao de aulas praticas e, muitasvezes, obstaculizada por entraves financeiros e bu-rocraticos na aquisicao dos equipamentos necessariosa execucao de experimentos, resultando na ausencia(ou falta) desse tipo de atividade em muitas insti-tuicoes de ensino [4]. O emprego de equipamentossimples, de baixo custo e confeccionados de formaa viabilizar ensaios de facil execucao, possibilita ainclusao desse recurso didatico para o ensino deFenomenos de Transporte [5].

Nesse contexto, foi elaborado um experimento des-tinado ao estudo da transferencia de calor e massa,no qual uma placa de gelo posicionada verticalmentesofre processo de fusao por exposicao ao ar ambi-ente. A simplicidade do aparato empregado paraa realizacao dos ensaios e a facilidade na obtencaodos dados experimentais relativos a taxa de trans-ferencia de calor e massa tornam o experimentodescrito uma alternativa interessante para docentesque buscam incluir aulas praticas em disciplinas deFenomenos de Transporte.

2. Fundamentos teoricos

O estudo da transferencia de calor e um dos temasmais importantes num curso de Engenharia, e anecessidade de avaliar, quantificar e controlar esseprocesso abrange a grande maioria dos sistemas eequipamentos. Admite-se que o calor e transferido detres modos (ou mecanismos) distintos, cuja caracte-rizacao e feita a partir de modelos baseados nas leisde Fourier, de resfriamento de Newton e de Stefan-Boltzmann; que tratam da conducao, conveccao e

radiacao, respectivamente. Cabe aqui ressaltar que,em sistemas fısicos reais, os tres mecanismos detransferencia de calor estao presentes; e, consequen-temente, o calor transferido e resultado da soma dascontribuicoes correspondentes a cada um deles [6].Em algumas situacoes praticas, a predominanciade um dos mecanismos permite desprezar a contri-buicao dos outros dois modos de transferencia decalor; contudo, a adocao dessa hipotese deve ser feitade forma criteriosa, sob pena de se obter valores, apartir das correlacoes teoricas, que se afastam emdemasia da situacao real. O equacionamento a se-guir e baseado em referencias classicas do conteudode fenomenos de transporte (transferencia de calor,massa e momento) [6-12].

2.1. Conveccao do calor

A lei de resfriamento de Newton nos diz que a taxade transferencia de calor q numa interface solidae diretamente proporcional ao produto da area Adessa interface pela diferenca de temperatura entreo fluido e a parede do solido nele imerso, sendo ocoeficiente de pelıcula h a constante de proporcio-nalidade, conforme explicitado na equacao (1):

q = hA (Ts−T∞) (1)

Nessa equacao as temperaturas da superfıcie dosolido e do fluido circundante sao admitidas comosendo constantes e iguais a Ts e T∞, respectiva-mente. A simplicidade da formulacao analıtica daEquacao (1) oculta dificuldades na obtencao de va-lores precisos para o coeficiente de pelıcula, tendoem vista que esse coeficiente esta associado a ge-ometria da superfıcie, bem como as condicoes deescoamento e as propriedades do fluido que escoana interface solida. A multiplicidade de variaveisindependentes associadas ao valor de h conduz aadocao de uma serie de hipoteses simplificativas,sendo possıvel encontrar na literatura uma enormegama de correlacoes empıricas para esse coeficiente,aplicadas a situacoes especıficas [7]. Na conveccaonatural de um gas numa interface solida, os valoresdo coeficiente de pelıcula situam-se na faixa de 5 a25 W/(m2K) [8]. Para a conveccao natural em umaplaca vertical com 0,3 m de altura e submetida auma diferenca de temperatura de 30 ◦C, e estimadoum coeficiente de pelıcula de 4,5 W/(m2K) [9].

No experimento proposto, o ar ambiente que entraem contato com a superfıcie solida (placa de gelo)ira se resfriar e, como consequencia do aumento de

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sua densidade, sera induzido um fluxo descendentedesse fluido. Dessa forma, o escoamento decorre deum processo de conveccao natural, provocado pelasforcas de empuxo que se originam das diferencasde densidade devidas as variacoes de temperaturado ar. Havera, entao, sobre a superfıcie da placa,uma regiao caracterizada por um gradiente de tem-peratura e onde ira ocorrer a transferencia de calor,denominada camada limite termica [10]. As propri-edades do filme de ar nessa regiao sao estimadasnuma temperatura que corresponde a media entre asuperfıcie solida, Ts, e a do fluido circundante, T∞.

Uma das formulacoes utilizadas para o calculo docoeficiente de pelıcula em um processo de conveccaonatural e baseada no numero de Grashoff (Ngr),apresentado na equacao (2):

Ngr = gβ (Ts − T∞)L3

γ2 (2)

na qual g , L , β , α e γ correspondem, respectiva-mente, a aceleracao da gravidade, a altura da placa,ao coeficiente de expansao termica, a difusividadetermica e a viscosidade cinematica do ar na tempera-tura do filme. Correlacoes envolvendo os numeros deNusselt (Nnu) e Prandtl (Npr) na conveccao naturalsobre uma placa vertical sao dadas pelas equacoes(3), (4) e (5):

Nnu = 0, 59 (GrPr)0,25 (3)

Nnu = hL

k(4)

Npr = γ

α(5)

sendo k a condutividade termica do ar na tempera-tura de filme [11].

2.2. Calor transferido por conducao

Na transferencia de calor entre um fluido e uma su-perfıcie solida, a movimentacao das partıculas dessefluido e consequencia de um movimento aleatorio (di-fusao) a nıvel molecular, o qual e tıpico da conducaodo calor, e de um movimento macroscopico, sendoambos os processos abrangidos pelo mecanismo daconveccao [12]. Assim, uma eventual contribuicaodo mecanismo de conducao na taxa global de trans-ferencia de calor esta descartada a priori.

2.3. Calor transferido por radiacao

Resta estimar o calor transferido por radiacao, quan-tificado pela Lei de Stefan-Boltzmann, dada pelaequacao (6):

qrad = εσA(T 4∞ − T 4

s ) (6)

na qual σ e a constante de Stefan-Boltzmann e εe a emissividade da superfıcie solida, sendo que osvalores desse coeficiente para o gelo situam-se nafaixa de 0,95 a 0,98 na temperatura de 0 ◦C [13].A presenca de uma lamina de agua de pequenaespessura sobre a placa nao altera a emissividadeda superfıcie, tendo em vista que o valor de ε paraa agua e de 0,96 [13].

2.4. Transferencia simultanea de calor emassa

Ao se resfriar, uma parcela do vapor de agua contidono ar podera se condensar sobre a superfıcie daplaca. O calor liberado na condensacao e absorvidona superfıcie da placa numa taxa que e dada pelaequacao (7):

qm = mcond. Lvap. (7)

na qual os termos e mcond. e Lvap. correspondem,respectivamente, a taxa de condensacao do vapord´agua sobre a superfıcie da placa e ao calor devaporizacao da agua. A condensacao ira ocorrernuma taxa proporcional a diferenca de concentracaodo vapor d´agua junto a superfıcie da placa, ρv,s,e no fluido circundante, ρv,∞, conforme a equacao(8):

mcond. = hmA (ρv,s−ρv,∞) (8)sendo hm o coeficiente de transferencia convectivade massa. A similaridade entre as equacoes (1) e (8)resulta do fato de que ha uma analogia entre os pro-cessos de transferencia de calor e massa. O calculodo coeficiente hm envolve o numero de Sherwood(Nsh) e o numero de Schmidt (Nsc), segundo asequacoes (9), (10) e (11):

Nsh = 0, 59 (GrSc)0,25 (9)

Nsh = hmL

DAB(10)

Nsc = γ

DAB(11)

que apresentam similaridade com as equacoes (3) a(5). A difusividade massica da substancia A atraves

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da substancia B (no caso, vapor dágua no ar), DAB ,e uma propriedade fısica com a mesma dimensaoda difusividade termica (α) [14], sendo necessarioatentar para a expressao do numero de Grashoff(Ngr) vinculado a transferencia de massa, conformeequacao (12):

Ngr = g (ρs − ρ∞)L3

ργ2 (12)

na qual os termos ρ , ρs e ρ∞ correspondem a con-centracao massica do ar na temperatura de filme,junto a interface solida e na corrente livre, respecti-vamente. Os valores de concentracao massica do ar edo vapor dágua sao calculados com base na hipotesede que essas substancias possuem comportamentoproximo ao do gas ideal, e admitindo que o ar e oresultado da mistura de ar seco com vapor dágua,na pressao de 1 atm. A Tabela 1 apresenta um qua-dro com as expressoes matematicas empregadas noscalculos de concentracao massica.

Cabe destacar que a taxa de condensacao do va-por dágua, dada pela equacao (8), e proporcional adiferenca de concentracao massica do vapor dáguana superfıcie da placa e na corrente livre; sendoque, na corrente livre, a pressao de vapor dáguae proporcional a umidade relativa do ar (UR). Onumero de Grashoff, dado pela equacao (12), e pro-porcional a diferenca de concentracao massica do arna superfıcie da placa e na corrente livre.

3. Execucao dos ensaios

O experimento proposto fundamenta-se na estima-tiva da taxa de transferencia de calor convectivo,entre uma superfıcie solida e o fluido circundante,a partir da massa de solido que e derretida comoconsequencia do calor absorvido na superfıcie e damassa de agua transferida do ar circundante.

Utilizando uma forma metalica, obtem-se umaplaca de gelo que e suspensa verticalmente e cujoformato - area frontal significativamente maior quea soma das areas laterais – tende a produzir um es-coamento descendente de ar, promovido pelas forcasde empuxo que governam a conveccao natural dofluido.

Em consequencia do derretimento contınuo dessaplaca, havera a presenca de uma pelıcula de aguaque flui na interface solida e produz gotejamento naextremidade inferior da placa, devendo o lıquido as-sim produzido ser recolhido atraves de uma canaleta

e conduzido para uma proveta. Durante o experi-mento, a cada minuto, devem ser feitas medicoes dovolume de lıquido escoado nesse intervalo.

Na realizacao dos ensaios, foi utilizada uma placade gelo, na forma de um paralelepıpedo, com di-mensoes de 285 mm x 185 mm x 15 mm, o quecorresponde a uma area superficial de 0,120 m2.Uma estrutura confeccionada para manter a placade gelo suspensa no ar e fixar uma canaleta desti-nada ao recolhimento da agua derretida, tambem foiempregada nesse experimento, conforme ilustradona Figura 1.

4. Metodologia utilizada

A transferencia de calor entre o ar circundante e asuperfıcie solida resulta no derretimento do gelo. Oproduto da massa m de agua assim produzida pelocalor latente de fusao do gelo, Lf , corresponde aocalor absorvido na superfıcie; sendo possıvel estimara taxa de calor transferido dada pela equacao (13):

q = mLf

∆t (13)

na qual ∆t e o intervalo de tempo necessario para afusao de uma massa m de gelo. A taxa calculada naequacao (13), a partir dos registros das quantidadesde gelo que derretem a cada intervalo de tempo, deveser confrontada com a potencia termica resultantedos processos de conveccao, radiacao e transferenciade massa, cuja formulacao analıtica foi explicitadana secao 2. Um balanco termico na superfıcie daplaca pode ser assim expresso na equacao (14):

hA (T∞−Ts) + εσA(T 4∞ − T 4

s

)+ mcond.Lvap. = qg

(14)

Figura 1: Imagens da estrutura utilizada para fixacao daplaca de gelo (esquerda) e de uma aula pratica na qual erealizado o experimento proposto (direita).



Tabela 1: Equacoes utilizadas no calculo das concentracoes massicas.Superfıcie da placa ( ts , Ts ) Corrente livre ( t∞ , T∞ )pressao de

610,8101300 exp

( 17,3tt+237,3

) pressao deUR610,8101300 exp

( 17,3tt+237,3

)vapor vaporpv,s (atm) pv,∞ (atm)concentracaomassica do ar seco

28,80,082T

concentracaomassica do ar seco

28,80,082T

ρa,s (g/L) ρa,∞ (g/L)concentracaomassica do vapordágua

pv,s 180,082T

concentracaomassica do vapordágua

pv,∞ 180,082T

ρv,s (g/L) ρv,∞ (g/L)concentracaomassica do ar ρs = ρa,s + ρv,s

concentracaomassica do ar ρ∞ = ρa,∞ + ρv,∞

ρs (g/L) ρ∞ (g/L)

sendo qg o valor correspondente a potencia termicatotal transferida para a placa, cujo efeito sera oderretimento do gelo. Cabe aqui ressaltar que aquantidade de gelo derretida e inferior aquela men-surada no experimento, tende em vista que umaparcela da agua recolhida na canaleta provem dacondensacao do vapor dágua sobre a superfıcie daplaca, de modo que a equacao (13) deve ser reescritaconforme apresentada na equacao (15):

qg = mLf

∆t − mcond. Lf (15)

Na Figura 2 e apresentado um esquema visandoilustrar os fenomenos envolvidos na transferencia decalor entre o ar ambiente e a placa.

Em ensaio realizado durante aula pratica, comtemperatura do ar seco a 21 ◦C e umidade relativa doar de 81%, foi registrada a massa de gelo fundida acada minuto. Os dados experimentais assim obtidosforam plotados num grafico, apresentado na Figura 3.

Figura 2: Imagem ilustrativa dos fenomenos envolvidos noensaio realizado, detalhando as taxas de transferencia decalor e de massa na placa de gelo.

Figura 3: Grafico representativo da variacao da taxa apa-rente de fusao do gelo com o tempo. Os pontos circulares etriangulares correspendem, respectivamente, a taxa mediaaparente e real de fusao do gelo.

Nesse grafico, o valor medio da taxa aparente defusao do gelo, m1, corresponde a massa media deagua coletada por unidade de tempo, a partir det = 8 min. A taxa real de fusao do gelo, m2, equivaleao valor da taxa aparente descontada da taxa decondensacao do vapor dágua, calculada na equacao(8), tendo em vista que essa parcela de agua nao eproveniente da fusao da placa de gelo. Os valores dem1 e m2 foram inseridos nesse grafico na forma deuma linha horizontal que se inicia a partir do oitavointervalo de tempo; tendo em vista que, no inıcioda contagem do tempo, a taxa de fusao do gelo eramuito baixa, se estabilizando apos alguns minutos.

Para a realizacao dos calculos, adotou-se a tem-peratura de 0 ◦C para a superfıcie da placa e aspropriedades termofısicas do ar foram avaliadas na



temperatura de filme do ensaio: 10,5 ◦C. A Tabela 2detalha os resultados obtidos.

5. Discussao dos resultados

O desvio entre os valores teorico e experimental dataxa de transferencia de calor e de 7,12 %. Taldiscrepancia e significativamente pequena, conside-rando o grau de incerteza associado aos parametrosutilizados para caracterizar o sistema fısico real eo fato de que sao empregadas equacoes empıricasno calculo do coeficiente de pelıcula e do coeficienteconvectivo de transferencia de massa. Diante disso,admite-se que a metodologia utilizada, descrita pelobalanco termico da equacao (14), representa ade-quadamente o comportamento do sistema objeto deanalise.

A verificacao de um processo real, no qual a trans-ferencia de calor ocorre por tres mecanismos dis-tintos, faz o aluno se deparar com uma situacaodiversa da metodologia classicamente empregadano estudo de Fenomenos de Transportes, apontadano inıcio da secao 1. Em aulas teorico-expositivas,a sistematizacao empregada no estudo de modeloscorrespondentes aos tres mecanismos fundamentaisde transferencia de calor, ainda que util do pontode vista didatico, tende a induzir o aluno a selecio-nar um mecanismo de transferencia de calor e umaequacao especıfica para cada problema numericoproposto, fazendo com que ele possa a vir a en-frentar dificuldades na analise dos mecanismos detransferencia que predominam numa situacao real.

Nesse ponto cabe ressaltar que o experimentoproposto consiste na verificacao de um modelo debalanco termico baseado em tres mecanismos detransferencia de calor, obtendo-se valores experimen-tais muito proximos aos valores teoricos previstospelo modelo. Dessa forma, o experimento enquadra-se de forma satisfatoria como ferramenta pedagogicade verificacao de leis e teorias e, simultaneamente,incentiva o aluno a refletir sobre os mecanismos eefeitos da transferencia de calor ao tratar de umasituacao real na qual todos os tres mecanismos en-volvidos sao relevantes [15]. Nesse contexto, foi dis-cutido com os alunos, durante a realizacao da aulapratica, o fato de haver um crescimento contınuoda taxa de fusao do gelo no inıcio do experimento,seguida da estabilizacao dessa taxa.

O comportamento termico do sistema na faseinicial do experimento revela que o calor absor-

vido inicialmente produz um aquecimento da placa,cuja temperatura media e significativamente menorque sua temperatura de fusao, pois o gelo esta emequilıbrio termico com a temperatura do freezer doqual foi retirado. Assim, no inıcio do processo, hauma absorcao de calor sensıvel na placa; e, apos al-gum tempo, tendo em vista que sua espessura e pro-porcionalmente menor que a area, a placa pode serconsiderada termicamente uniforme. Dessa forma,no calculo da taxa aparente de fusao do gelo naofoi computado o perıodo de crescimento contınuoda taxa. Essa analise, embora realizada do ponto devista qualitativo, trata-se de uma visao tıpica de en-genharia, que pode ser concebida a partir do graficoilustrado na Figura 3, e leva o aluno a refletir sobreos efeitos da transferencia de calor em um problemareal.

A utilizacao de uma placa de gelo como superfıciede troca termica garante uma estabilidade na tem-peratura da interface solida, diferentemente do queocorre quando o objeto solido absorve ou cede ca-lor sensıvel. Consequentemente, eventuais erros as-sociados a incertezas na medicao da temperaturada interface solida sao evitados; e, alem disso, ficadispensado o uso de termopares ou sensores de tem-peratura, simplificando a execucao dos ensaios.

Uma investigacao sobre as possıveis causas dosdesvios constatados entre os dados experimentais evalores teoricos previstos no modelo adotado resideno fato de que na conveccao natural o escoamentodo fluido ocorre a velocidades baixas. Assim, o esco-amento do ar tende a ser afetado pela movimentacaode pessoas no entorno da placa, alterando o valordo coeficiente de pelıcula. As flutuacoes constatadasna taxa de fusao do gelo, bem como o fato da taxade transferencia de calor experimental superar ataxa teorica, justificam as os desvios constatados noexperimento.

O emprego de atividades experimentais como es-trategia de ensino tem sido apontado como uma dasformas mais eficientes para mitigar as dificuldadespresentes no processo de ensino-aprendizagem. Alemdisso, as possibilidades de uso dessa estrategia deensino abrangem desde atividades voltadas para amera verificacao de leis e teorias, ate a analise desituacoes que privilegiam a reflexao sobre a naturezados fenomenos fısicos e conceitos abordados em aula[16, 17]. O experimento aqui descrito, cuja analisedos resultados requer uma reflexao mais ampla sobreo processo de transferencia de calor - tendo em vista



Tabela 2: Valores calculados com base nas equacoes descritas no texto.L = 0,528 m ρs = 1,291 g/L σ = 5,6.10−8 W/( m2.K4)β = 3,53.10−3 K−1 ρv,∞ = 0,015 g/L ε = 0,95γar = 1,45.10−5 m2/s ρa,∞ = 1,195 g/L q3 = 12,19 Wαar = 2,05.10−5 m2/s ρ∞ = 1,210 g/L qteorico = q 1 + q 2 + q 3

Ngr ( eq. 2 ) = 7,99.107 DAB = 2,26.10−5 m2/s = 34,83 WNnu = 51,2 Ngr ( eq. 12 ) = 7,06.10−7 m1 = 6,97 g/mink = 2,49.10−2 W/(m.K) Nsh = 48,43 m2 = 6,69 g/minh = 4,48 W/(m2.K) hm = 3,84.10−3 m/s Lf = 334,4 J/gA = 0,12 m2 mcond. = 4,6.10−3 g/s qexperimental = 37,31 Wq1 = 11,24 W Lvap = 2476 J/g Diferenca = 7,12 %ρv,s = 0,005 g/L q2 = 11,39 Wρa,s = 1,287 g/L

que exige a quantificacao das parcelas corresponden-tes a tres mecanismos distintos – nao se limita averificacao experimental de uma lei expressa atravesde uma equacao padronizada. A simplicidade dosensaios, cuja execucao e realizada sem quaisquerequipamentos sofisticados ou de custo elevado, edispensa o emprego de instrumentos de medicao,a excecao de uma proveta, nao constitui entravepara sua utilizacao como ferramenta pedagogica noestudo da transferencia de calor. Na realidade, ofato da atividade pratica consistir essencialmenteem medidas de massa, bem como a concordancia dosresultados experimentais como o modelo proposto,possibilita uma investigacao qualitativa e quantita-tiva mais profunda sobre os mecanismos envolvidosno comportamento termico de um sistema real.

A simplicidade dos ensaios realizados e do equi-pamento empregado sao aspectos relevantes do ex-perimento ora descrito, que viabilizam sua imple-mentacao em disciplinas que tratam da transferenciade calor e massa. Tais caracterısticas podem ser par-ticularmente interessantes no caso de instituicoes deensino que enfrentam dificuldades financeiras e bu-rocraticas na aquisicao de equipamentos destinadosa aulas experimentais em seus cursos de graduacao.

6. Conclusoes

Um dos principais objetivos desse trabalho foi a ela-boracao de um equipamento simples para ser utili-zado em um ensaio de facil execucao, de modo a com-provar a viabilidade da realizacao de aulas praticascomo uma ferramenta pedagogica eficiente para oensino de Fenomenos de Transporte. E possıvel afir-mar que o experimento atingiu seus objetivos, tendoem vista a concordancia dos dados experimentais

com os valores teoricos previstos no balanco termicoformulado para o sistema fısico proposto.

Alem disso, a analise desenvolvida na elaboracaodo balanco termico formulado para esse sistemapossibilita ao aluno constatar a ocorrencia de tresmecanismos simultaneos de transferencia de calore massa, sendo todos eles relevantes no processoglobal de absorcao de calor por uma placa de gelo.Finalmente, cabe destacar que o experimento oradescrito, embora simples e de facil execucao, envolveo estudo quantitativo de varios processos fısicosvinculados a transferencia de calor e massa, levandoo aluno a se familiarizar com os valores numericosdesses parametros e com o emprego das equacoesassociados a esses processos, a partir de um trabalhopratico e realizado em grupo.

Os autores concluem que esse trabalho, pelo fatode apresentar um experimento didatico simples, defacil execucao, cujos resultados experimentais saosatisfatorios e cuja implementacao em disciplinasde graduacao nao requer maiores esforcos, podecontribuir para o ensino da transferencia de calor emassa em cursos de graduacao e ser utilizado comofonte de consulta para a elaboracao de experimentossimilares.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer a Fundacao deAmparo a Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul(FAPERGS) pelo suporte financeiro a esse projeto.

Referencias

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