Sistemas Térmicos - Atividade A1

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Atividade A1
01- Para uma janela quadrada de alumínio (K = 240 W ) de lado igual a 1 m, tem-se que as temperaturas externa e interna são, respectivamente, 10°C e 20°C. Sabendo que a perda de calor é de 20 kW, a seguir, assinale a espessura e o material mais indicado para isolar a janela.
R: A espessura é de 0,12 m, e o melhor material para isolar a janela é uma camada de fibra de vidro.
02- Leia o texto a seguir.
 “Condução é a transferência de energia resultante da interação de partículas de maior energia de uma substância com partículas adjacentes de menor energia. Convecção é o modo de transferência de calor entre uma superfície sólida e um líquido ou gás adjacente que está em movimento, e esse processo envolve os efeitos combinados de condução e movimento do fluido. Radiação é a energia emitida pela matéria em forma de ondas eletromagnéticas (ou fótons), como resultado das mudanças nas configurações eletrônicas de átomos ou moléculas.”
 ÇENGEL, Y. A.; GHAJAR, A. J. Transferência de calor e massa. 4. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2012. p. 1.
 De acordo com os conhecimentos relacionados aos modos de transferência de calor, assinale a alternativa correta:
R: A transferência de calor por condução é resultado da interação de partículas de maior energia com partículas adjacentes de menor energia. 
03- Com relação aos parâmetros associados ao método da capacitância global, assinale a alternativa correta:
R: O número de Fourier é um parâmetro adimensional usado em situações de condução transiente.
04- Leia o trecho a seguir.
 “O número de Fourier é um tempo adimensional que, com o número de Biot, caracteriza problemas de condução transiente.”
 Adaptado de INCROPERA, F. P. et al. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. p. 505.
Considerando um termopar (de comprimento característico Lc) utilizado para medição de temperaturas, a seguir, indique a alternativa que assinala corretamente o comportamento do número de Fourier caso esse comprimento característico dobre de tamanho.
R: O número de Fourier é dividido por 4.
05- Normalmente, a têmpera é um tratamento térmico utilizado em aços e tem como objetivo aumentar a dureza e a resistência mecânica do material em análise. Em linhas gerais, esse processo acontece em duas fases: a primeira é um aquecimento até determinada temperatura de transformação, inerente a cada liga em estudo; a segunda fase é o resfriamento brusco desse material, podendo ser realizado em água ou óleo. 
A respeito desse tratamento térmico e de seu processo de transferência de calor associado, assinale a alternativa correta:
R: A transferência de calor ocorre por meio da convecção; o calor sai do meio de maior temperatura (sólido) para o de menor temperatura (líquido).
06- A transferência de calor engloba diversas propriedades termofísicas dos materiais, as quais podem ser classificadas em propriedades de transporte e propriedades termodinâmicas. 
Considerando o texto apresentado, avalie as afirmações a seguir: 
I. A condutividade térmica é uma propriedade de transporte.
II. O calor específico é uma propriedade de transporte.
III. A capacidade térmica volumétrica é uma propriedade de transporte.
IV. A viscosidade cinemática é uma propriedade de transporte. 
É correto o que se afirma em:
R: I e IV, apenas.
07- Leia o texto a seguir. 
“Tipicamente, problemas de transferência de calor não estacionários, ou transientes, surgem quando as condições de contorno de um sistema são mudadas. Por exemplo, se a temperatura superficial de um sistema for alterada, a temperatura em cada ponto desse sistema também começará a mudar. As mudanças continuarão a ocorrer até que uma distribuição de temperaturas estacionária seja alcançada.”
 
Adaptado de INCROPERA, F. P. et al. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. p. 498.
 
Considere as afirmativas feitas com relação à condição de um regime transiente:
 
I. Não se gera energia ao longo da condução de calor em regimes transientes.
II. Ocorrem mudanças de contorno em regimes transientes.
III. As mudanças que ocorrerão ao longo da transferência de calor ocorrerão indefinidamente.
IV. A temperatura superficial do sistema varia ao longo do corpo analisado.
 
É correto o que se afirma em:
R: II e IV, apenas.
08- Leia o excerto a seguir.
“Se, por exemplo, gradientes de temperatura no interior do sólido podem ser desprezados, uma abordagem comparativamente mais simples, conhecida por método da capacitância global, pode ser usada para determinar a variação da temperatura com o tempo.” 
INCROPERA, F. P. et al. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. p. 498. 
Com relação ao método da capacitância global, aos seus parâmetros e ao texto apresentado, fazem-se estas afirmações:
I. O número de Biot é utilizado em situações em que somente haja condução como modo de transferência de calor.
II. Se o número de Biot for inferior a 1, isso quer dizer que o método da capacitância global não é válido.
III. Se o número de Biot for inferior a 1, pode-se assumir que a resistência à condução no interior da matéria é menor que a resistência à convecção.
IV. O número de Fourier é utilizado na caracterização de situações de transferência de calor por condução em regime estacionário. 
É correto o que se afirma em:
R: III, apenas.
09- Leia o excerto a seguir. 
“A taxa de transferência de calor a partir de uma superfície a uma temperatura  para o meio envolvente a T∞ é dada pela lei de Newton do resfriamento como = h  ΔT, onde  é a área de transferência de calor e h é o coeficiente de transferência de calor por convecção.” 
ÇENGEL, Y. A.; GHAJAR, A. J. Transferência de calor e massa. 4. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill,2012. p. 163. 
Considerando o texto apresentado e os conhecimentos relacionados à transferência de calor em superfícies estendidas, assinale a alternativa correta:
R: Na indústria, o uso de superfícies estendidas é feito com o objetivo de aumentar a superfície de contato para, assim, aumentar a troca de calor.
10- Leia o excerto a seguir.
“A condutividade térmica de um material é a medida da capacidade de o material conduzir calor. Um alto valor de condutividade indica que o material é bom condutor de calor, enquanto um valor baixo indica que o material é mau condutor de calor ou isolante.”
ÇENGEL, Y. A.; GHAJAR, A. J. Transferência de calor e massa. 4. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2012. p. 20.
A respeito do modo de transferência de calor por condução e dos conhecimentos associados à condutividade térmica, assinale a alternativa correta:
R: A condutividade térmica pode ser definida como a capacidade de um material ou substância conduzir energia na forma de calor.
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