Fenomenos aula 6 a 10

Prévia do material em texto

Aula 6
	
		1.
		Uma taxa de calor de 3 kW é conduzida através de um material isolante com área de seção reta de 10m2 e espessura de 2,5cm. Se a temperatura da superfície interna (quente) é de 415oC e a condutividade térmica do material é de 0,2 W/mK, qual a temperatura da superfície externa?
	
	
	
	
	
	660 K
	
	 
	400 K
	
	
	500 K
	
	 
	651 K
	
	
	550 K
	
	
	
		2.
		Assinale a alternativa correta:  
	
	
	
	
	
	A condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo.
	
	 
	A convecção térmica só ocorre nos fluidos, ou seja, não se verifica no vácuo nem em materiais no estado sólido.
	
	
	A radiação é um processo de transmissão do calor que só se verifica em meios sólidos.
	
	 
	A condução térmica só ocorre no vácuo; no entanto, a convecção térmica se verifica inclusive em matérias no estado sólido.
	
	
	No vácuo, a única forma de transmissão do calor é por condução.
	
	
	
		3.
		A transmissão de calor por convecção só é  possível:  
 
	
	
	
	
	
	no vácuo
	
	
	nos gases
	
	 
	nos fluidos em geral.
	
	
	nos líquidos
	
	
	nos sólidos
	
	
	
		4.
		Num dia quente você estaciona o carro num trecho descoberto e sob um sol causticante. Sai e fecha todos os vidros. Quando volta, nota que "o carro parece um forno". Esse fato se dá porque:  
     
	
	
	
	
	
	 o vidro é transparente apenas às radiações infravermelhas;
      
	
	
	o vidro não deixa a luz de dentro brilhar fora;
    
	
	
	Nenhuma das respostas anteriores.
	
	 
	o vidro é transparente à luz solar e opaco ao calor;
     
	
	 
	o vidro é transparente e deixa a luz entrar;
     
	
	
	
		5.
		Uma carteira escolar é construída com partes de ferro e partes de madeira. Quando você toca a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda, embora todo o conjunto esteja em equilíbrio térmico:  
   
	
	
	
	
	 
	a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;  
 
	
	
	a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção no ferro é mais notada que na madeira;  
 
	
	
	a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção na madeira é mais notada que no ferro;  
 
	
	 
	a mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;  
 
	
	
	a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a madeira conduz melhor o calor.
	
	
	
		6.
		Um estudante, ao medir a temperatura da água de uma piscina, encontrou o valor de 90 graus. Entretanto esqueceu-se de verificar a escala termométrica no momento da medida. Qual das escalas abaixo representa, coerentemente, o valor obtido pelo estudante?
 
	
	
	
	
	 
	Fahrenheit.
	
	
	Kelvin.       
	
	
	Celsius.           
	
	
	Richter.           
	
	
	Rankine
Aula 7
		1.
		Uma lareira aquece uma sala principalmente por qual processo de propagação de calor?
	
	
	
	
	 
	convecção
	
	
	condução e convecção
	
	 
	irradiação
	
	
	condução
	
	
	condução e irradiação
	
	
	
		2.
		Quando há diferença de temperatura entre dois pontos, o calor pode fluir entre eles por condução, convecção ou radiação, do ponto de temperatura mais alta ao de temperatura mais baixa. O "transporte" de calor se dá juntamente com o transporte de massa no caso da:
	
	
	
	
	
	condução e radiação
	
	
	condução somente
	
	
	radiação e convecção
	
	 
	convecção somente
	
	
	radiação somente
	
	
	
		3.
		Um prédio metálico recebe, no verão, uma brisa leve. Um fluxo de energia solar total de 450 W/m² incide sobre a parede externa. Destes, 100 W/m² são absorvidos pela parede, sendo o restante dissipado para o ambiente por convecção. O ar ambiente, a 27°C, escoa pela parede a uma velocidade tal que o coeficiente de transferência de calor é estimado em 50 W/m².K. Estime a temperatura da parede.
	
	
	
	
	
	27°C
	
	 
	23°C
	
	
	15°C
	
	 
	34°C
	
	
	17°C
	
	
	
		4.
		Em qual dos meios o calor se propaga por convecção:
	
	
	
	
	 
	água
	
	
	madeira
	
	
	plástico
	
	
	vidro
	
	
	metal
	
	
	
		5.
		O congelador é colocado na parte superior dos refrigeradores, pois o ar se resfria nas proximidades dele, aumenta a densidade e desce. O ar quente que está na parte de baixo, por ser menos denso, sobe e resfria-se nas proximidades do congelador. Nesse caso, o processo de transferência de energia na forma de calor recebe o nome de:
	
	
	
	
	
	irradiação
	
	
	condução
	
	 
	convecção
	
	
	condução e convecção
	
	 
	convecção forçada
	
	
	
		6.
		O uso de tecnologias associada às energias renováveis tem feito ressurgir, em zonas rurais, técnicas mais eficientes e adequadas ao manejo de biomassa para produção de energia. Entre essas tecnologias, está o uso do fogão a lenha, de forma sustentável, para o aquecimento de água residencial. Tal processo é feito por meio de uma serpentina instalada no fogão e conectada, através de tubulação, à caixa-dágua, (...) Na serpentina, a água aquecida pelo fogão sobe para a caixa-dágua ao mesmo tempo que que a água fria desce através da tubulação em direção à serpentina, onde novamente é realizada a troca de calor. Considerando o processo de aquecimento da água contida na caixa-dágua , é correto afirmar que este se dá, principalmente, devido ao processo de:
	
	
	
	
	
	condução causada pelo aumento da densidade da água na serpentina.
	
	 
	convecção causada pelo aumento da densidade da água na serpentina.
	
	
	condução causada pela diminuição da densidade da água na serpentina.
	
	
	convecção causada pelo fato da densidade se manter constante.
	
	 
	convecção causada pela diminuição da densidade da água na serpentina
Aula 8
	
		1.
		Assinale a sequencia que indica as formas de propagação de calor: Calor emitido nas proximidades de uma fogueira; Formação dos ventos; Aquecimento de um cano por onde circula água quente; Aquecimento da água em uma panela colocada sore a chama de um fogão.
	
	
	
	
	
	condução, convecção, condução e convecção.
	
	
	condução, condução, convecção e convecção.
	
	 
	convecção, condução, condução e convecção.
	
	 
	convecção; convecção; condução e convecção.
	
	
	condução, convecção, convecção e condução.
	
	
	
		2.
		Sabe-se que a temperatura do café se mantém razoavelmente constante no interior de uma garrafa térmica perfeitamente vedada. I - Qual o principal fator responsável por esse bom isolamento térmico? II - O que acontece com a temperatura do café se a garrafa térmica for agitada vigorosamente?
	
	
	
	
	 
	I - A condução ocorre no vácuo. II - Diminui, pois não há transformação de energia mecânica em térmica.
	
	
	I - A condução só ocorre em um meio sólido. II - Aumenta, pois não há transformação de energia mecânica em térmica.
	
	 
	I - A condução não ocorre no vácuo. II - Aumenta, pois há transformação de energia mecânica em térmica.
	
	
	I - A condução ocorre no vácuo. II - Aumenta, pois há transformação de energia mecânica em térmica.
	
	
	I - A condução não ocorre no vácuo. II - Diminui, pois há transformação de energia térmica em mecânica.
	
	
	
		3.
		Considere as três situações seguintes: I - Circulação de ar numa geladeira. II - Aquecimento de uma barra de ferro. III - Bronzeamento da pele num "Banho deSol". Associe, nesta mesma ordem, o principal tipo de transferência de calor que ocorre em cada uma:
	
	
	
	
	
	irradiação, convecção, condução.
	
	 
	convecção, condução, irradiação
	
	
	condução, convecção, irradiação
	
	
	convecção, irradiação, condução
	
	
	condução, irradiação, convecção.
	
	
	
		4.
		O congelador é colocado na parte superior dos refrigeradores, pois o ar se resfria nas proximidades dele, __________ a densidade e desce.O ar quente que está na parte de baixo, por ser ____________, sobe e resfria-se nas proximidades do congelador. Nesse caso, o processo de transferência de energia na forma de calor recebe o nome de ____________ .
 
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
      
	
	
	
	
	
	diminui - menos denso - irradiação
	
	 
	aumenta - menos denso - convecção     
	
	 
	aumenta - menos denso - condução
	
	
	aumenta - mais denso - convecção
         
	
	
	diminui - mais denso - condução
 
	
	
	
		5.
		Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:
	
	
	
	
	
	radiação e convecção
	
	
	ondução e radiação
	
	 
	condução e convecção
	
	
	radiação e condução
	
	
	convecção e radiação
	
	
	
		6.
		Determine o calor perdido por uma pessoa, por unidade de tempo, supondo que a sua superfície exterior se encontra a 29ºC, sendo a emissividade de 0,95. A pessoa encontra-se numa sala cuja temperatura ambiente é 20ºC (T∞) sendo a área do seu corpo de 1,6 m2. O coeficiente de transferência de calor entre a superfície exterior da pessoa e o ar pode considerar-se igual a 6 W.m-2.K-1. OBS: despreze a troca de calor por condução.
	
	
	
	
	
	268 W
	
	 
	68 W
	
	 
	168 W
	
	
	368 W
	
	
	468 W
Aula9
	
		1.
		Em relação à radiação térmica emitida pelo Sol (T=5800 K) e pela Terra (T = 288 K). Qual é a emissão total (todo o espectro) de radiação de um metro quadrado da superfície do Sol ?
	
	
	
	
	
	54,2 MW m-2
	
	
	24,2 MW m-2
	
	 
	64,2 MW m-2
	
	
	34,2 MW m-2
	
	
	44,2 MW m-2
	
	
	
		2.
		Uma barra de alumínio (K = 0,5cal/s.cm.ºC) está em contato, numa extremidade, com gelo em fusão e, na outra, com vapor de água em ebulição sob pressão normal. Seu comprimento é 25cm, e a seção transversal tem 5cm2 de área. Sendo a barra isolada lateralmente e dados os calores latentes de fusão do gelo e de vaporização da água (LF = 80cal/g; LV = 540cal/g), determine a massa do gelo que se funde em meia hora.
	
	
	
	
	 
	23,3 g
	
	
	3,3 g.
	
	
	43,3 g.
	
	 
	33,3 g
	
	
	13,3 g
	
	
	
		3.
		Quando se coloca ao sol um copo com água fria, as temperaturas da água e do copo aumentam. Isso ocorre principalmente por causa do calor proveniente do Sol, que é transmitido à água e ao copo, por:
	
	
	
	
	
	convecção, e as temperaturas de ambos sobem até que o copo e a água entrem em equilíbrio térmico com o ambiente.
	
	 
	irradiação, e as temperaturas de ambos sobem continuamente enquanto a água e o copo continuarem a absorver calor proveniente do sol.
	
	
	condução, e as temperaturas de ambos sobem continuamente enquanto a água e o copo continuarem ao sol.
	
	 
	irradiação, e as temperaturas de ambos sobem até que o calor absorvido seja igual ao calor por eles emitido.
	
	
	 condução, e as temperaturas de ambos sobem até que a água entre em ebulição.
	
	
	
		4.
		Um painel solar, sem cobertura, tem características seletivas de forma que a sua absortividade na temperatura do painel vale 0,4 e a absortividade solar vale 0,9. Em um determinado dia, no qual o ar ambiente está a 30 °C, a irradiação solar vale 900 W/m2 e o coeficiente de troca de calor por convecção vale 20 W/m2.K, determine a temperatura de equilíbrio da placa, sabendo-se que ela está isolada na sua superfície inferior.
	
	
	
	
	
	97 ºC
	
	 
	77 ºC
	
	 
	57 ºC
	
	
	67 ºC
	
	
	87 ºC
	
	
	
		5.
		O mecanismo através do qual ocorre a perda de calor de um objeto é dependente do meio no qual o objeto está inserido. No vácuo, podemos dizer que a perda de calor se dá por:
	
	
	
	
	
	irradiação e condução
	
	 
	irradiação
	
	
	convecção
	
	
	condução
	
	
	convecção e condução
	
	
	
		6.
		Dentre as situações a seguir qual delas não se aplica a irradiação de calor:
	
	
	
	
	 
	Esta relacionado com a radiação nuclear;
	
	
	A troca de energia e feita por meio de ondas eletromagnéticas;
	
	
	Este tipo de onda eletromagnética é chamada de radiação térmica;
	
	
	Não precisa de contato (meio) entre os corpos;
	
	
	Todo corpo acima do zero absoluto emite radiação térmica;
Aula 10
		1.
		Embalagens tipo longa vida (abertas, com a parte interna voltada para cima, embaixo das telhas) podem ser utilizadas como material isolante em telhados de amianto, que no verão atingem temperaturas de 70°C. Sobre essa utilização do material, é correto afirmar:
	
	
	
	
	
	A superfície de alumínio do "forro longa vida" é um isolante térmico do calor emitido pelas telhas de amianto, pois está revestida por uma camada de plástico.
	
	
	O calor emitido pelas telhas de amianto é absorvido integralmente pelo "forro longa vida".
	
	
	O calor específico do "forro longa vida" é muito pequeno, e por isso sua temperatura é constante, independentemente da quantidade de calor que recebe da telha de amianto.
	
	 
	A superfície de alumínio do "forro longa vida" reflete o calor emitido pelas telhas de amianto.
	
	
	A camada de papelão da embalagem tipo "longa vida" isola o calor emitido pelas telhas de amianto, pois sua capacidade térmica absorve a temperatura.
	
	
	
		2.
		Uma sala apresenta as seguintes dimensões (comprimento, largura e altura, respectivamente): 10m x 5m x 3m. A espessura dos tijolos que compõem a sala é de 14 cm, e o material destes tijolos apresenta uma condutividade térmica igual a 0,54 kcal.h-1.m-1.oC-1. A área das janelas é desprezível. A temperatura interna da sala deve ser mantida a 17oC, enquanto que a temperatura externa pode chegar a 41oC em um dia de verão . Considere que a tarifa de consumo de energia elétrica é de R$0,32 por kW.h-1. Determine o gasto com energia elétrica para refrigerar a sala durante um ano. Considere um dia de 8 horas, um mês de 22 dias e que a eficiência de conversão é igual a 40%.
	
	
	
	
	 
	R$ 19.890,65
	
	
	R$ 18.654,19
	
	 
	R$ 16.270,85
	
	
	R$ 22.560,23
	
	
	R$ 54.789,10
	
	
	
		3.
		Sabe-se que o calor específico da água é maior que o calor específico da terra e de seus constituintes (rocha, areia, etc.). Em face disso, pode-se afirmar que, nas regiões limítrofes entre a terra e o mar:
	
	
	
	
	 
	durante o dia, há vento soprando do mar para a terra e, à noite, o vento sopra no sentido oposto.             
	
	
	não há vento algum entre a terra e o mar.
	
	
	o vento sempre sopra sentido terra-mar.
	
	 
	durante o dia, o vento sopra da terra para o mar e, à noite o vento sopra da mar para a terra.
	
	
	o vento sempre sopra do mar para a terra.
	
	
	
		4.
		Um forno é constituído por duas paredes de aço com 2,0 mm de espessura intercaladas por uma parede de cobre com 3,0 mm de espessura. A condutividadetérmica do aço utilizado é igual a 17 W.m-1.K-1 e a do cobre é igual a 372 W.m-1.K-1. A parede mais interna de aço está a 300oC e a região mais externa da outra placa de aço está a 80oC. Determine a resistência térmica por unidade de área de uma parede do aço utilizado.
	
	
	
	
	 
	11,76 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	8,45 x 10-5 K.W.m-2
	
	 
	1,87 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	9,33 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	0,34 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	
		5.
		Um forno é constituído por duas paredes de aço com 2,0 mm de espessura intercaladas por uma parede (placa) de cobre com 3,0 mm de espessura. A condutividade térmica do aço utilizado é igual a 17 W.m-1.K-1 e a do cobre é igual a 372 W.m-1.K-1. A parede mais interna de aço está a 300oC e a região mais externa da outra placa de aço está a 80oC. Determine a resistência térmica total por unidade de área das paredes de aço.
	
	
	
	
	
	31,87 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	28,45 x 10-5 K.W.m-2
	
	 
	11,76 x 10-5 K.W.m-2
	
	 
	23,53 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	54,76 x 10-5 K.W.m-2
	
	
	
		6.
		Considere os três fenômenos a seguir:
I-     Aquecimento das águas da superfície de um lago através de
       raios solares
II-        Movimento circulatório do ar dentro de uma geladeira em   
       funcionamento
III-   Aquecimento de uma haste metálica em contato com uma  
        chama
Podemos afirmar que o principal tipo de transferência de calor que ocorre em cada um desses fenômenos, é respectivamente:
	
	
	
	
	
	 I - convecção, II - condução, III - radiação 
	
	
	 I - condução, II - radiação, III - convecção
	
	 
	I - radiação, II - convecção, III - condução
	
	
	 I - convecção, II - condução, III - convecção
	
	
	 I - condução, II - convecção, III - radiação