EXERCICIOS 4 - TCA I

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EXERCÍCIOS 4 - ATIVIDADE 
AS RESPOSTAS DEVEM SER APRESENTADAS À CANETA 
Questão 1 – Massas iguais de leite e azeite foram aquecidas num calorímetro, separadamente, por meio de uma 
resistência elétrica que forneceu energia térmica com a mesma potência constante, ou seja, em intervalos de 
tempo iguais, cada uma das massas recebeu a mesma quantidade de calor. Os gráficos na Figura 1 adiante 
representam a temperatura desses líquidos no calorímetro em função do tempo, a partir do instante em que 
iniciou o aquecimento. 
a) Qual das retas, I ou II, é o do leite, sabendo-se que seu calor específico é maior que o do azeite? Justifique sua 
resposta. 
b) Determine a razão entre os calores específicos do leite e do azeite, usando os dados do gráfico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 2 – Um tubo de aço inoxidável (AISI 304, k = 75 W/m.K) utilizado para transportar produtos 
farmacêuticos resfriados tem diâmetro interno de 32 mm e espessura da parede de 3,3 mm (figura 2). As 
temperaturas dos produtos farmacêuticos e do ar ambiente são de 4 ºC e 23 ºC, respectivamente, enquanto os 
coeficientes convectivos correspondentes às superfícies interna e externa são de 90 W/m2.K e 10 W/m2.K, 
respectivamente. 
a) Qual o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo? 
b) Qual o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo se uma camada de isolamento de silicato de cálcio 
com 3 mm de espessura (kis = 0,050 W/m.K) for aplicada ao tubo? 
Questão 3 – Uma parede composta indicada na Figura 3, apresenta uma área de transferência de calor de 1 m2, 
com uma taxa de calor de 450 W. Demonstre o sistema equivalente de resistências térmicas e determine a 
espessura da parede Le. 
 
 
 
 
Figura 1 Figura 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 4 – Pronto! Chegou o final do semestre e a turma de TCA I se prepara para o churrasco de 
confraternização, lógico que eu não fui convidado. No dia, o pessoal que está organizando trouxe todas as coisas, 
inclusive a cerveja, não importa a marca (parede delgada), que será gelada num cooler cilíndrico vertical, com 
1,2 m de altura e 1,5 m de diâmetro interno. A parede lateral e a tampa (considere plana) do cooler é composta 
por uma camada metálica interna (km = 38 W/m.K) de 2 mm de espessura, uma camada intermediária de 
poliuretano expandido (kp = 0,016 W/m.K) e uma camada externa de alumínio esmaltado (ka = 15 W/m.K) de 3 
mm de espessura. Não há perdas de calor pela parede inferior do cooler. Supondo que o cooler comporte até 20 
fardos de cerveja (12 unidades de 350 ml cada), desprezando-se a resistência e os gradientes térmicos do meio, e 
considerando que para a transmissão uniforme de calor entre as latas demande 3% da carga térmica da cerveja, 
determine: 
a) Quanto tempo será necessário para gelar toda a cerveja, inicialmente a 23ºC até -5ºC se o motor do cooler 
fornece uma potência de 2,3 kW e eficiência de 70%? 
b) Após o tempo para gelar as cervejas (sistema em equilíbrio térmico – parede interna à -5ºC), qual deve ser a 
espessura do isolante quando a temperatura externa do ar for de 32ºC (har = 2 W/m
2.K) e o fluxo de calor de 100 
W? 
c) Qual a temperatura da parede externa quando o ambiente está a 32ºC (har = 2 W/m
2.K) e com uma temperatura 
do céu de 15ºC ( = 0,84)? 
 
Dados: cerveja = 1,06.103 kg/m3, ccerveja = 1,03 cal/g.ºC, 1 cal = 4,18 Joules. 
 
 
 
Material a b c d e f g 
k (W/m.K) 40 5 10 8 15 7 2 
Figura 3 
a b 
c 
d 
e 
f 
g 
2 cm 
15 cm 
3 cm 
7 cm 
10 cm 
22 cm 
6 cm Le 
Superfície isolada 
Superfície isolada 
1000ºC 
80ºC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calorimetria Fluxo de Calor 
 
 
 
 Resistência Térmica 
 Condução 
Convecção 
 Plana Cilíndrica 
 
 
 Radiação