PROVA P1 FENÔMENOS DE TRANSPORTES 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
 
 FACULDADE DE TECNOLOGIA 
 
Curso: 
 
Aluno: 
Disciplina: FTQ022-FENÔMENOS 
DE TRANSPORTE (II) 
 
Matrícula (Registro Acadêmico): 
Professor: Johnson Pontes de Moura 
 
Turma: Período: Data: 
GABARITO DA PRIMEIRA AVALIAÇÃO: 
 
QUESTÃO (01): (Valor de cada item: 1,5 Pontos; Valor Total: 3,0 Pontos). 
 
U m aluno de Engenharia da UFAM analisa o Efeito Joule em um cabo que é utilizado no transporte de 
energia elétrica por via aérea (conforme representação da figura 1). Este cabo, ao ser percorrido pela 
corrente elétrica é gerado uniformemente, devido ao efeito Joule, um fluxo de calor de 14 kWatts/m3 no 
interior do Alumínio, e de 3 kW/m3 no interior do aço. 
Considerando a condução monodimensional e desprezando o mecanismo da radiação, pede-se para 
calcular: 
a) A temperatura, em graus Celsius, da superfície exterior do Alumínio; 
b) A temperatura, em graus Celsius, na interface aço-alumínio. 
 
 
FIGURA (1) 
CONSIDERE O COMPRIMENTO UNITÁRIO DO CABO DO PROBLEMA PROPOSTO. 
RESOLUÇÃO DA QUESTÃO (01): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO (02): (Valor de cada item: 1,5 Pontos; Valor Total: 3,0 Pontos) 
 
Alunos dos cursos de Engenharia de Petróleo e Gás e Engenharia Química da Universidade Federal do 
Amazonas (UFAM), exímios na Disciplina de Fenômenos de Transporte (II), verificaram com um 
termopar preciso que as temperaturas no centro, superfície da base e no centro do topo de uma lata de 
refrigerante são diferentes. Para isto, submeteram ao aquecimento da lata de refrigerante por 
convecção natural. A lata é considerada como um cilindro de dimensões 15 cm (altura) e 5,5 cm 
(diâmetro), foi retirada do freezer à temperatura uniforme de 5 0C, o ar ambiente está a 25 0C e o 
coeficiente de transmissão de calor, combinado convecção e radiação, é 10 W/(m2. 0C). As propriedades 
físicas do refrigerante são assumidas como idênticas às da água, massa volumétrica 1000 kg/m3, 
condutibilidade térmica 0,61 W/(m. 0C) e capacidade térmica mássica à pressão constante 4180 J/(Kg. 
0C). A lata é pousada em cima de uma mesa, não havendo transferência de calor através da base (uma 
aproximação). Isto posto, pede-se: 
a) Calcule as temperaturas aproximadas com precisão de 0,01, em graus Celsius, no centro e 
superfície da base da lata de refrigerante e também no centro do topo da mesma, após 30 (trinta) 
minutos, considerando o modelo do cilindro infinito; 
b) Calcule as temperaturas solicitadas no item (a) utilizando as Cartas de Heisler. 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO (03): (Valor de cada item: a) 2,5 Pontos; b) 1,5 Pontos; Valor Total: 4,0 Pontos). 
 
O Professor Johnson sugeriu aos seus discentes estudar os mecanismos de Transmissão de calor na 
disciplina Fenômenos de Transporte (II) em um Ferro de passar roupa. Foi verificada que a placa da 
base deste ferro de passar roupa apresenta uma espessura de 7 mm (milímetros) e é feita de uma liga 
de Alumínio (densidade 2800 kg/m3, capacidade calorífica de 900 Joule/(kg.K), condutividade térmica 
de 180 Watt/(m.K), emissividade de 0,8). Um aquecedor de resistência elétrica é colocado no interior da 
placa, enquanto a superfície externa é exposta ao ar ambiente e uma grande vizinhança a 25 0C. As 
áreas interna e externa das superfícies são 0,040 m2. Se um fluxo de calor aproximadamente uniforme 
de 1,25. 104 (Watt/m2) for aplicado à superfície interna da base da placa e se o coeficiente de convecção 
na superfície externa for de 10 Watt/(m2.K), pede-se: 
a) Estime o tempo (em minutos) necessário para a placa alcançar a temperatura 135 0C; 
b) Discorra os mecanismos de transmissão de calor envolvidos e a descrição das resistências interna 
e externa à transmissão de calor (de acordo com a figura a seguir) a partir do número de Biot. 
 
 
 
RESPOSTA: 
a) Tempo do item (a) igual a 2,80 minutos. 
 
 
Obtém-se: t=168 s (ou 2,80 minutos). 
b) Discursiva. Explicar os mecanismos de transferência envolvidos e a relação entre resistências 
internas e externas pelo número de Biot. 
OBSERVAÇÃO: PROVA P1: 90% DA NOTA GERAL DA ETAPA 1; A ATIVIDADE (2): 10% DA 
NOTA GERAL DA ETAPA 1; MÉDIA DAS LISTAS DE EXERCÍCIOS: 1,0 PONTO (EXTRA).