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Lista 5 (FETRANS)

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www.youtube.com/otapadawan 
padawancastellani@uol.com.br 
graviton71@bol.com.br 
occastellani@gmail.com 
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FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
LISTA 5�
 
Propagação do Calor 
 
1) Uma barra de alumínio de 50 cm de comprimento e área de secção 
transversal de 5 cm2 tem uma de suas extremidades em contato térmico 
com uma câmara de vapor de água em ebulição. A outra extremidade está 
imersa numa cuba que contém uma mistura bifásica de gelo fundente. A 
pressão atmosférica local é normal. Sabendo-se que o coeficiente de 
condutibilidade térmica do alumínio vale 0,5 cal/s.cm. oC, calcule: 
a) A intensidade da corrente térmica (fluxo) através da barra, depois de 
estabelecida o regime permanente; (Resposta: 5 cal/s) 
b) A temperatura numa secção transversal da barra, situada a 40 cm da 
extremidade mais quente. (Resposta: 20 oC) 
 
2) Para melhor isolamento térmico, uma câmara frigorífica foi construída 
de madeira maciça. A parede do fundo tem 6,0 m de comprimento, 2,5 m de 
altura e 10 cm de espessura. O interior da câmara permanece a -20 oC, 
enquanto o ambiente externo está a 20 oC. Dado: coeficiente de 
condutibilidade térmica da madeira = 3,0 x 10 -4 cal/s.cm.oC. Determine: 
a) O fluxo de calor através dessa parede, após ser atingido o regime 
estacionário;(Resposta: 180 cal/s) 
b) A energia térmica que atravessa essa parede a cada hora.(Resposta: 
6,48 x 105 cal) 
 
3) Qual a espessura necessária para uma parede de alvenaria com 
condutividade térmica de 0,75 W/mK se a taxa de transferência de calor 
através dessa parede deve ser equivalente a 80% da taxa de transferência 
através de uma parede estrutural com condutividade térmica de 0,25 W/mK 
e espessura de 100 mm? As superfícies de ambas as paredes estão sujeitas 
à mesma diferença de temperatura. 
 
4) Um cobertor possui uma área de 1 m2, espessura igual a 2,5 cm e 
coeficiente de condutibilidade térmica de 8 x 10-5 cal/s.cm.oC. Sabendo que 
o meio ambiente está a 3 oC e a pele da pessoa que é envolvida pelo 
cobertor apresenta uma temperatura de 36 oC, determine a quantidade de 
calor perdida pela pessoa, através do cobertor, durante um intervalo de 
tempo de 1 h. 
 
5) Em uma esfera compacta de raio igual a x, verifica-se que o fluxo de 
calor satisfaz a relação abaixo: 
Txpiφ 4=
 
Onde T é a temperatura. Para este cálculo, o fluxo de calor é considerado 
radial. Mostre que para uma variação de temperatura de T0 a T com x 
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variando de um valor a até um valor b , a temperatura pode ser calculada 
por 
 
k
b
aTT 0=
 
Com k sendo a condutibilidade térmica do material que é feito a esfera. 
(Considere a área da esfera como 4pipipipix2) 
 
6) Um aluno percebeu que o azulejo do banheiro é mais “frio” que o 
carpete de sua casa. Decidiu medir a temperatura e verificou que 
era a mesma, tanto para o azulejo quanto para o carpete. Como 
então o azulejo aparenta ser mais “frio”? Explique usando 
conceitos de propagação de calor juntamente com a lei de Fourier. 
�
7) O calor se propaga em dois corpos A e B. Sabe-se que a densidade de 
fluxo de calor do corpo A é cinco vezes maior que a densidade de fluxo de 
calor do corpo B, e o gradiente de temperatura em que o corpo B é 
submetido é cinco vezes maior que no corpo A. Encontre a relação entre a 
condutibilidade térmica do corpo A e a condutibilidade térmica do corpo 
B. 
�
8) Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de 
comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura a 22 oC. As paredes da sala, 
de 25 cm de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de 
0,14 Kcal/h.m. oC e a área das janelas são consideradas desprezíveis. A 
face externa das paredes pode estar até a 40 oC em um dia de verão. 
Desprezando a troca de calor pelo piso e teto, que estão bem isolados, 
pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador ( em HP ). Dado: 
1HP = 641,2 Kcal/h (Resp: 2HP) 
 
9) Na figura ao lado, você observa uma placa de 
alumínio que foi utilizada para separar o interior de um 
forno, cuja temperatura mantinha- se estável a 220 °C, 
e o meio ambiente (20 °C). Após atingido o regime 
estacionário, qual a intensidade da corrente térmica 
através dessa chapa metálica? Suponha que o fluxo ocorra através da face 
de área maior. 
Dado: coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio = 0,50 cal/s cm 
°C 
 
10) Uma barra metálica é aquecida conforme a 
figura; A, B e C são termômetros. Admita a 
condução de calor em regime estacionário e no 
sentido longitudinal da barra. Qual marcação 
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indicará o termômetro intermediário quando os das extremidades 
indicarem 
200 °C e 80°C ? 
 
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