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Disciplina: Fenômenos de Transportes 
 
Exercícios V 
 
 
1. Considere uma extensa placa de 
latão de 5 cm de espessura ( 𝑘 =
111 𝑊/𝑚. 𝐾) na qual calor é gerado 
uniformemente a uma taxa de 2 ×
105 𝑊/𝑚3 . Um lado da placa é 
isolado, enquanto o outro é exposto 
a uma ambiente a 25 ºC com 
coeficiente de transferência de calor 
de 44 𝑊/𝑚2. 𝐾 . Explicite quais 
pontos da placa têm as temperaturas 
máxima e mínima e determine seus 
valores. 
 
2. Uma parede plana de espessura 
𝐿 = 4 𝑐𝑚 tem condutividade 
térmica 𝑘 = 20 𝑊/𝑚. 𝐾 . Uma 
reação química ocorre dentro da 
parede, resultando na geração de 
calor uniforme a uma taxa de �̇�𝑔𝑒𝑟 =
�̇� = 105 𝑊/𝑚3. Entre a parede e a 
camada isolante, existe um 
aquecedor de espessura desprezível 
que gera fluxo de calor 𝑞" =
16 𝑘𝑊/𝑚2 . O lado oposto da 
parede está em contato com água em 
temperatura de 40 ºC. Um termopar 
na superfície da parede em contato 
com a água marca 𝑇𝑠 = 90℃. 
 
a) Usando um balanço de energia, 
determine o coeficiente de 
convecção entre a parede e a água. 
 
b) Mostre que a distribuição 
permanente de temperatura tem 
forma 𝑇(𝑥) = 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 e 
determine os valores e as unidades 
de a, b e c. A origem de x é 
mostrada na figura a seguir. 
 
 
 
 
 
3. Considere um tubo de 
comprimento L, raio interno 𝑟𝑖, raio 
externo 𝑟2 e condutividade térmica k 
por onde passa água refrigerada. A 
água flui pelo tubo a um 
temperatura 𝑇𝑓 , e o coeficiente de 
transferência de calor na superfície 
interna é ℎ . Considerando que o 
tubo é bem isolado na superfície 
externa: 
 
a) Expresse a formulação 
matemática para condução de calor 
unidimensional permanente através 
do tubo. 
b) Obtenha a relação para a 
variação de temperatura no tubo. 
 
4. Um tubo em uma fábrica 
transporta vapor superaquecido a 
uma taxa de fluxo de massa de 0,3 
kg/s. O tubo tem 10 m de 
comprimento, 5cm de diâmetro 
interno e espessura da parede de 6 
mm e condutividade térmica de 17 
W/m.K, com temperatura uniforme 
na superfície interna de 120 ºC. A 
queda de temperatura entre a 
entrada e a saída do tubo é de 7 ºC, e 
o calor específico em pressão 
constante é 2190 J/kg.ºC. 
 
Considerando que a temperatura do 
ar na fábrica é de 25 ºC, determine o 
coeficiente de transferência de calor 
como resultado da convecção entre 
a superfície externa do tubo e o ar 
no entorno.