P3-20112

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CONSULTA LIVRE A LIVROS E CADERNOS PRÓPRIOS 
Provas a Lápis não têm direito à revisão 
 
1ª Questão (2,0 pontos). Considere uma placa dissipadora de energia, de 
espessura desprezível, capaz de liberar cerca de 
5000W. Ela é instalada, como mostra a figura, 
justaposta a uma placa condutora de espessura L 
= 0,15 m e condutividade térmica igual a 30 
W/m.K. O conjunto está isolado em seu lado 
esquerdo e à direita, temos um fluido a 25ºC em 
movimento suficiente para que o coeficiente de 
troca de calor por Convecção seja igual a 20 
W/m2K. Pede-se (a) determinar a máxima 
temperatura da placa e (b) a sua temperatura 
superficial. Considere a situação como sendo unidimensional e que a área 
transversal seja igual a 2 m2. Resp. (a) 162,5C e (b) 150C. 
 
2ª Questão (1,0 ponto). No problema anterior, um estagiário recebe a 
incumbência de reduzir o calor trocado para o ambiente usando um isolante 
térmico, k = 0,1 W/m.K e espessura 0,25m. Analise esta situação e suas 
possíveis consequências. Nenhum outro dado será alterado. 
 
3ª Questão (4,0 pontos). Uma sala (quadrada de lado 1 metro, para 
facilitar) é composta por 4 paredes (duas horizontais e duas verticais). 
Considere que a direção perpendicular tenha 100 metros. O teto recebe 
cerca de 3600 W de uma fonte externa e as outras três superfícies têm 
temperaturas T2 (parede direita) = 400 K; T3 (chão) = 600 K e T4 (parede 
esquerda) = 500K. Use o modelo de corpos negros. Pede-se determinar (a) o 
fator de forma entre o teto e a parede vertical direita; (b) a temperatura 
Departamento de Engenharia Mecânica - PUC–Rio 
ENG 1012 - Fenômenos de Transporte 
 
 
 Terceira Prova - 2011.2 
 
 
 
 
 
do teto; (c) o calor necessário para manter a parede da direita à mesma 
temperatura; (d) o calor trocado entre o teto e a parede vertical esquerda. 
O regime permanente deve ser considerado. Resps. (a) F12 = 0,292; (b) T1 = 
530K; (c) Q1 = 3600 W e (d) q13 = -115 kW. 
 
4ª Questão (3 pontos). Nitrogênio escoa sobre um equipamento que pode 
ser modelado como uma placa plana de largura 2 metros e comprimento 5 
metros. O equipamento dissipa cerca de 3,5 kW de energia e a sua 
temperatura deve ser mantida a 45º C, no máximo. Longe da placa, a 
temperatura do óleo é igual a 25º C. Pede-se determinar (a) o coeficiente 
médio de troca de calor; (b) a velocidade do escoamento (feito ao longo do 
comprimento) para que a temperatura seja alcançada e mantida e (c) se a 
velocidade do item anterior não for alcançada, o que acontecerá com o 
equipamento? Sabe-se que, ao final do equipamento, o regime de 
escoamento é turbulento. Resps. (a) h = 17,5 W/m2.K; (b) 7,47 m/s e (c) a 
temperatura do equipamento irá aumentar.