Lista de Exercícios 01 FTB

Prévia do material em texto

Lista de Exercícios 01 – FenTransB 
1. O que determina o sentido do fluxo de calor? 
2. Quais são os processos de transmissão de calor? Defina-os e dê um exemplo. 
3. Dê exemplos de bons e maus condutores de calor. 
4. O que é o coeficiente de condutibilidade térmica? Qual sua unidade no S.I.? 
5. Por que os metais conduzem o calor com maior facilidade? 
6. Por que a convecção térmica é um mecanismo de transmissão de calor que não ocorre nos 
sólidos? 
7. Qual é a causa do surgimento das correntes de convecção num fluido? 
8. Após a limpeza de sua geladeira, uma zelosa dona-de-casa revestiu as prateleiras da geladeira 
com papel alumínio. Quais as conseqüências desse impensado procedimento? 
9. Um ventilador de teto, fixado acima de uma lâmpada incandescente, apesar de desligado, gira 
lentamente algum tempo após a lâmpada estar acesa. Explique esse fenômeno. 
10. Por que os aquecedores são colocados na parte inferior dos ambientes e os aparelhos de ar 
condicionado na parte superior? 
11. Para assar um pernil, um cozinheiro, utiliza-se de papel alumínio para revesti-lo. O lado fosco 
do papel alumínio deve ficar voltado para fora ou para dentro revestindo o assado no forno? 
12. Explique como funciona, fisicamente, um forno microondas. 
13. Levando em conta os efeitos provocados pelo calor, responda: por que sentimos frio, quando 
aproximamos nossas mãos de um bloco de gelo? 
14. De que maneira a garrafa térmica evita a transmissão de calor por condução, convecção e 
irradiação? 
15. Qual o tipo de roupa mais adequada para os dias de verão? Explique. 
16. Por que os aquecedores a energia solar são pintados de preto fosco? 
17. O isopor é formado por finíssimas bolsas de material plástico, contendo ar. Por que o isopor é 
um bom isolante térmico? 
18. Os esquimós constroem seus iglus com blocos de gelo, empilhando-os uns sobre os outros. Se o 
gelo tem uma temperatura relativamente baixa, como explicar esse seu uso como "material de 
construção"? 
 
19. Por que a serragem é melhor isolante térmico que a madeira? 
20. Um faquir resolveu fazer uma demonstração de sua arte entrando em um forno muito aquecido. 
Para que ele sinta a menor sensação de "calor" possível, é preferível que ele vá nu ou envolto 
em roupa de lã? Por quê? 
21. Explique por que, em países de clima frio, costumam-se usar janelas com vidraças duplas. Esse 
tipo de janela chega a reduzir em até 50% as perdas de calor para o exterior. 
22. O que representa a lei de Fourier? 
23. Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira, isolamento à base de fibra de 
vidro e gesso, conforme indicado na figura. A área total da superfície da parede é de 350 m
2
. 
a) Para as condições dadas, determine uma expressão simbólica para a resistência térmica total 
da parede; 
b) Determine a perda total de calor através da parede; 
c) Qual é a resistência que controla o processo térmico, ao ser a mais importante na 
determinação da quantidade de calor que atravessa a parede? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24. Calcular o fluxo de calor de uma parede de tijolos de 110 mm com 20 mm de revestimento de 
argamassa em cada face, interna e externa, cuja variação térmica é de 40ºC. 
 
Dados: 
Condutibilidade térmica do tijolo: kt = 0,84 W/m.ºC 
Condutibilidade térmica da argamassa: ka = 0,5 W/m.ºC 
Resistência superficial interna: Rsi = 0,123 m
2
.ºC/W 
Resistência superficial externa: Rse = 0,055 m
2
.ºC/W 
25. Calcule o fluxo de calor de uma parede de concreto de 150 mm (kc = 1,50 W/m.ºC), revestida 
com uma argamassa de gesso de 5 mm (kg = 0,53 W/m.ºC) em sua face interna. Sabendo que 
houve expansão (dilatação linear) da parede de concreto ( = 8,0x10
-6
 ºC
-1
) de 1,76x10
-2
%, 
estando inicialmente a temperatura da parede e do gesso em 4ºC. 
 
Dados: 
Resistência superficial interna: Rsi = 0,123 m
2
.ºC/W 
Resistência superficial externa: Rse = 0,055 m
2
.ºC/W 
26. Um forno com 6,0 x 5,0 x 3,0 metros tem sua parede constituída de três camadas. A camada 
interna de 0,40 m é de tijolos refratários (k = 1,0 kcal/h.m.ºC ). A camada intermediária de 0,30 
m tem a metade inferior de tijolos especiais (k = 0,2 kcal/h.m.ºC) e a metade superior de tijolos 
comuns (k = 0,4 kcal/h.m.ºC). A camada externa de 0,05 m é de aço (k = 30 kcal/h.m.ºC). 
Sabendo-se que a superfície interna está a 1700ºC e a superfície externa está a 60ºC. Pede-se: 
a) o fluxo de calor pela parede; 
b) considerando que após, alguns anos o fluxo de calor aumentou 10% devido ao desgaste da 
camada de refratários. Calcular este desgaste supondo que o mesmo foi uniforme em todo o 
forno. 
27. A parede de um forno é constituída de uma camada de 30 cm de um refratário cuja 
condutibilidade térmica é uma função da temperatura (k = 0,15 + 0,0001T) . A temperatura na 
face interna do refratário é 1050ºC e na face externa é 250ºC. Calcular o fluxo de calor através 
da parede. 
28. Um forno de formato cúbico, com altura de 5ft, está isolado com 4" de um material isolante (k 
= 1 Btu/h.ft.ºF). Nele são inseridas 1500 Ib/h de uma liga metálica, que se funde a 1100ºF, com 
calor latente de fusão da liga de 300 Btu/Ib. O forno se encontra em um ambiente onde a 
temperatura é 75ºF e o coeficiente do isolante é 2 Btu/h.ft.ºF. Desprezando-se a resistência 
térmica do forno e admitindo-se que a liga entre com temperatura de 1100ºF, pede-se: 
a) o fluxo de calor pelas faces do forno; 
b) quantos HP são necessários para fundir a liga e compensar as perdas? 
29. Um tubo condutor de vapor de diâmetro interno 160 mm e externo 170 mm é coberto com duas 
camadas de isolante térmico. A espessura da primeira camada é 30 mm e a da segunda camada 
é 50 mm. As condutibilidades térmicas K1, K2, K3 do tubo e das camadas isolantes são 50, 
0,15 e 0,08 kcal/h.m.ºC, respectivamente. A temperatura da superfície interna do tubo de vapor 
é 300ºC e a da superfície externa do segundo isolante é 50ºC. Calcular: 
a) O fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo; 
b) A temperatura nas interfaces das camadas. 
30. Um reservatório esférico destinado a encerrar oxigênio líquido, tem raio interno igual a 1,5 m e 
é feito de vidro com espessura igual a 0,03 m (k = 0,6 kcal/h.m.ºC). O reservatório é revestido 
externamente por uma camada de lã de vidro de espessura igual a 0,35 m (k = 0,03 
kcal/h.m.ºC). A temperatura na face interna do vidro é -180ºC e na face externa do isolamento é 
10ºC. Calcular: 
a) fluxo de calor através da parede; 
b) temperatura na interface vidro/isolante. 
31. Em uma indústria farmacêutica, pretende-se dimensionar uma estufa. Ela terá a forma cúbica de 
1 m de lado e será construída de aço (k = 40 kcal/h.m.ºC), com 10 mm de espessura, isolada 
com lã de vidro (k= 0,08 kcal/h.m.ºC) e revestida com plástico (k = 0,2 kcal/h.m.ºC) de 10 mm 
de espessura. O calor será inteiramente gerado por resistências elétricas de 100 W, pelas quais 
passará uma corrente de 10 A. Não pode ser permitida uma perda de calor superior a 10% do 
calor gerado. Sabendo-se que as temperaturas nas faces das paredes, interna e externa, são 
respectivamente 300ºC e 20ºC, pede-se: 
a) a resistência térmica exigida; 
b) a espessura da lã de vidro. 
 
 
 
 
Tabela de fórmulas e unidades 
 
 
 
 
1 N = 0,102 kgf = 0,2249 lbf 
1 Pa = 0,102 kgf/m
2
 = 0,000145 lbf/in
2
 
1J = 0,0009478 Btu = 0,00023884 Kcal 
1 W = 3,41214 Btu/h = 0,85984 Kcal/h = 0,001359 CV = 0,001341 HP 
SISTEMA Força Pressão Energia Potência 
SI Newton, N Pascal, Pa Joule, J Watt, W 
Inglês libra-força, lbf lbf/in
2
 lbf.ft (Btu) Btu/h 
Métrico kilograma-força, kgf Kgf/cm
2
 Kg.m Kcal/h 
 
Condução 
Coordenadas cartesianas 
 
 
 
 
 
 
Para resistências em série 
 
 
Para resistências em paralelo 
 
 
Resistência total será a soma das 
resistências em série e em paralelo. 
 
Coordenadas cilíndricas 
 
 
 
 
 
Coordenadas esféricas 
 
 
 
 
As respostas estãono arquivo respostas.pdf. 
As listas de exercícios servem para o aluno desenvolver sua compreensão sobre o conteúdo 
programático da disciplina e ajudá-lo nas realizações das provas. A entrega das listas de 
exercícios completas será para auxiliar aqueles que desejem alguns décimos na média 
final.