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Universidade do Vale do Rio dos Sinos - Transferência de calor - Avaliação GA 06/10/2021
Nome: Gabriel da Rocha Miranda Peso: 7
- A prova é individual com consulta ao material de aula
- Os exercícios devem ser desenvolvidos, com todos os cálculos apresentados e as unidades.
- A prova deverá ser postada no Moodle até o horário indicado (22h:30min, com tolerância de 15 min).
- Garantir que o arquivo com as soluções posso ser legível. 
Teóricas:
1. [0,8] Responda às questões:
a) Qual o processo de transferência de calor em que há movimento de um fluido auxiliado por um dispositivo, como ventilador ou bomba?
Convecção forçada
b) Qual o processo de transferência de calor em que a temperatura varia com posição no meio e com tempo?
Condução transiente.
c) Em relação à radiação transmitida o que significa a superfície semitransparente e opaca? Dê exemplos.
Quando a superfície é opaca, quer dizer que a radiação não é transmitida, apenas absorvida e refletida. EX madeira e a cerâmica. 
Superficie semitransparente são aquelas que a radiação não é refletida, é absorvida ou transmitida. EX é o vidro.
d) O que é a resistência de contato? Como ela pode ser minimizada?
A resistência de contato é a resistência térmica que surge devido a resistência de rugosidade nas superfícies. 
Pode ser reduzida com o aumento da área de dois pontos de contato, ou com fluido interfacial com alta condutividade térmica.
e) Quais as propriedades associadas diretamente aos processos de condução, radiação e convecção? 
A condução está associada à constante de condutividade K, expressa em W/mK . 
A radiação é expressa pela emissividade, que não possui dimensão (ε). 
A convecção é a propriedade do coeficiente convectivo (h), cuja unidade é W/(m^2 K).
2. [0,5] (Questão do Enade) Uma placa é fabricada com três lâminas de materiais diferentes. Um ensaio foi realizado em regime permanente, sem geração de calor, para verificar qual dos materiais possui a maior condutividade térmica. O gráfico do comportamento da temperatura nesse experimento é representado a seguir.
Com base nesta situação, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas.
I. No experimento, contata-se que, entre os três materiais da placa, a maior e a menor condutividade térmica pertencem, respectivamente, ao material B e ao material A.
Porque
II. Como o fluxo de calor no experimento é unidimensional e constante, quanto maior for o valor do gradiente de temperatura, maior será a sua condutividade térmica.
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.
a) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
b) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
c) A asserção I é uma proposição verdadeira e a II é uma proposição falsa.
d) A asserção I é uma proposição falsa e a II é uma proposição verdadeira.
e) As asserções I e II são proposições falsas.
A resposta certa é a letra C)
[0,7] 3. A figura abaixo mostra uma parede composta de diferentes materiais. Na face à esquerda a temperatura T1 é conhecida e é igual a 300ºC e a face à direita a temperatura T2 não é conhecida e está exposta a um fluido (Tf=20 ºC e h=40 W/m²K) e a troca por radiação com a vizinhança (=0,7 e Tviz=20 ºC). Represente o circuito de resistências térmicas (indicando o processo), com as temperaturas e a direção da taxa de calor. 
T2
Fluido a Tf e h
Tviz
Resolver os seguintes problemas:
[2,3] 1. Uma parede de uma sala está exposta à radiação solar. A parede é de tijolos (k=1,2 W/mK) com 30 cm de espessura. A irradiação em um dia de verão que incide na superfície externa da parede é de 800 W/m² e ao mesmo tempo a superfície troca calor por convecção natural com o ar externo a 38 ºC e o coeficiente de transferência de calor convectivo de 15 W/m²K e emite calor por radiação. A temperatura da superfície externa é 45ºC, a emissividade da superfície é 0,8 e absortividade 0,8.
a) Represente o sistema e indique os processos de transferência de calor e a direção dos mesmos. 
b) Utilizando balanço de energia na superfície calcule a temperatura da superfície interna.
c) Qual o fluxo de calor que é transferido através da parede?
[2,7] 2. Um bastão cilíndrico com 30 cm de diâmetro, 1 m de comprimento e condutividade térmica de 0,8 W/mK tem geração volumétrica uniforme de calor a uma taxa de 2,5 x 104 W/m³. O bastão está encapsulado por um revestimento cilíndrico com 10 cm de espessura e condutividade térmica de 5 W/mK. A superfície externa do revestimento está exposta a um escoamento cruzado de ar a 25ºC com coeficiente de transferência de calor convectivo de 20 W/m²K.
a) Esquematize o problema e mostre circuito de resistências térmicas e a direção da transferência de calor.
b) Qual a taxa de calor transferido, em W?
c) Quais as temperaturas na interface entre o bastão e o revestimento, na superfície do revestimento e no centro do bastão?
d) Represente a distribuição de temperatura no bastão e no revestimento.