LISTA DE EXERCÍCIOS 2 - AULA 2

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
2ª LISTA DE EXERCÍCIOS – AULA 2 
 
1. Calor é gerado em uma parede plana radioativa, de acordo com a relação: 
�̇� = �̇�𝑚𝑎𝑥 [1 −
𝑥
𝐿
] 
Em que �̇� é a taxa volumétrica de geração de calor, kW/m³, L é metade da espessura da 
parede e x é a medida a partir da linha central da parede. 
Desenvolva a equação que expressa a diferença de temperatura entre a linha central da 
parede e sua superfície. 
 
2. Calor é gerado em um bastão cilíndrico de combustível em um reator nuclear, de 
acordo com a relação 
�̇� = �̇�𝑚𝑎𝑥 [1 − (
𝑟
𝑟0
)
2
] 
Em que �̇� é a taxa volumétrica de geração de calor, kW/m³, e 𝑟0 é o raio externo do 
cilindro. Desenvolva a equação que expressa a diferença de temperatura entre a linha 
central do bastão e sua superfície. 
 
3. Considere uma parede plana unidimensional de espessura 2L, na qual há uma geração 
de calor uniforme, �̇�. As temperaturas das superfícies da parede são mantidas a 𝑇𝑠,1 e 
𝑇𝑠,2, como mostrado no desenho. Verifique por meio de substituição direta, que uma 
expressão da forma: 
𝑇(𝑥) =
�̇�𝐿²
2𝑘
(1 −
𝑥²
𝐿²
) +
𝑇𝑠,1 − 𝑇𝑠,2
2
𝑥
𝐿
+
𝑇𝑠,1 + 𝑇𝑠,2
2
 
Satisfaz a forma em regime estacionário da equação da difusão do calor. Determine uma 
expressão para a distribuição de fluxo térmico, q”(x). 
 
 
 
 
 
 
 
 
�̇� 
 
4. Uma parede plana unidimensional de espessura 2L = 80 mm, na qual há uma 
geração uniforme de energia térmica de 1000 W/m³, é resfriada por convecção em 
𝑥 ± 40𝑚𝑚 por um fluido ambiente caracterizado por 𝑇∞ = 30°𝐶. Se a 
distribuição de temperaturas em regime estacionário no interior da parede é 
𝑇(𝑥) = 𝑎(𝐿2 + 𝑥²) + 𝑏 na qual a = 15 °C/m² e b = 40°C, qual é a condutividade 
térmica da parede e qual é o valor do coeficiente de transferência convectiva de 
calor? 
 
5. A passagem de uma corrente elétrica por um longo bastão condutor, de raio 𝑟𝑖 e 
condutividade térmica 𝑘𝑏, resulta em um aquecimento volumétrico uniforme a 
uma taxa �̇�. o bastão condutor é coberto por um revestimento de material não 
condutor elétrico, com raio externo, 𝑟𝑒 e condutividade térmica 𝑘𝑟. A superfície 
externa é resfriada por convecção por um fluido (𝑇∞, ℎ). Para condições de regime 
em estado estacionário, escreva formas apropriadas da equação de calor para o 
bastão e para o revestimento. Escreva também as condições de contorno 
apropriadas para a solução dessas equações.