Lista de Exercícios Condução

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FACULDADE ANHANGUERA DE ANÁPOLIS 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
Av. Universitária, 683 - Centro, Anápolis - GO, 75083-035 
 
ACADÊMICO (A): _________________________________________________________________________ 
DISCIPLINA: Transferência de Calor e Massa PERÍODO: _________ 
DOCENTE: Esp. Leonardo Macedo Pinto Anápolis, ____/____/_______ 
 
 
Lista 1 – Introdução à Condução Térmica 
1) Uma parede de concreto, que tem uma área 
superficial de 20 m² e espessura de 0,30 m, separa o ar 
refrigerado de um quarto do ar ambiente. A temperatura 
da superfície interna da parede é mantida a 25°C e a 
condutividade térmica do concreto é de 1 W/m.K. 
Determine a perda de calor através da parede 
considerando que a temperatura de sua superfície externa 
varie de – 15ºC a 38ºC, que corresponde aos extremos do 
inverno e do verão, respectivamente. 
 
6) A câmara de um freezer é um espaço cúbico com 2 m de 
lado. Considere o fundo como sendo perfeitamente isolado. 
Qual a espessura mínima de um isolamento a base de espuma 
de poliestireno (k = 0,030 W/mK) que deve ser aplicado nas 
paredes do topo e dos lados para garantir que a carga térmica 
que entra no freezer seja inferior a 500W, quando a suas 
superfícies interna e externa se encontram a -10 e 35°C, 
respectivamente? 
2) A base de concreto de um porão tem 11 m de 
comprimento, 8 m de largura e 0,20 m de espessura. 
Durante o inverno, as temperaturas são normalmente de 
17ºC e 10ºC em suas superfícies superior e inferior, 
respectivamente. Se o concreto tiver uma condutividade 
térmica de 1,4 W/m.K, qual é a taxa de perda de calor 
através da base? Se o porão é aquecido por um forno a gás 
operando a uma eficiência de ηf = 0,90 e o gás natural 
estiver cotado a Cg = 0,01 $/MJ, qual é o custo diário da 
perda térmica? 
 
7) Um recipiente barato para alimentos e bebidas é fabricado 
com poliestireno (k = 0,023 W/mK), com espessura de 25 mm 
e dimensões interiores de 0,8 m x 0,6 m x 0,6 m. Sob condições 
nas quais a temperatura da superfície interna, de 
aproximadamente 2°C, é mantida por uma mistura gelo-água 
e a temperatura da superfície externa de 20°C é mantida pelo 
ambiente, qual é o fluxo térmico através das paredes do 
recipiente? Considerando desprezível o ganho de calor pela 
base do recipiente (0,8 m X 0,6 m), qual é a carga térmica total 
para as condições especificadas? 
3) O fluxo de calor através de uma placa de madeira 
com 50 mm de espessura, cujas temperaturas das 
superfícies interna e externa são de 40 e 20°C, 
respectivamente, foi determinado e é igual a 40W/m2. 
Qual a condutividade térmica da madeira? 
 
4) As temperaturas interna e externa de uma janela de 
vidro com 5 mm de espessura são de 15 e 5ºC. Qual é a 
perda de calor através de uma janela com dimensões de 1 
m por 3 m? A condutividade de térmica do vidro é de 1,4 
W/m.K. 
 
5) Uma janela de vidro, com 1 m de largura e 2 m de 
altura, tem espessura de 5 mm e uma condutividade 
térmica de kv = 1,4 W/m.K. Se em um dia de inverno as 
temperaturas das superfícies interna e externa do vidro 
são de 15ºC e – 20°C, respectivamente, qual é a taxa de 
perda de calor através do vidro? Para reduzir a perda de 
calor através da janela, é de costume usar janelas de vidro 
duplo nas quais as placas de vidro são separadas por uma 
camada de ar. Se ao afastamento entre as placas for de 10 
mm e as temperaturas das superfícies do vidro em contato 
com os ambientes estiverem nas temperaturas de 10°C e 
– 15°C, qual é a taxa de perda de calor em uma janela de 
1 m x 2 m? A condutividade térmica do ar é de kar = 0,024 
W/m.K. 
8) 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. 
 
9) Um circuito integrado (chip) quadrado de silício (k= 150 
W/mK) possui w=5mm de lado e uma espessura t = 1mm. O 
chip está alojado no interior de um substrato de tal modo que 
as superfícies laterais e inferior estão isoladas termicamente, 
enquanto sua superfície superior encontra-se exposta a uma 
substância refrigerante. Se 4 W estão sendo dissipados pelos 
circuitos que se encontram montados na superfície inferior do 
chip, qual a diferença de temperatura que existe entre as suas 
superfícies inferior e superior, em condições de regime 
estacionário? 
 
10) A base, com 5 mm de espessura, de uma panela com 
diâmetro de 200 mm pode ser feita com alumínio (kAl = 240 
W/m.K) ou cobre (kCu = 390 W/m.K). Quando usada para 
ferver água, a superfície da base exposta à água encontra-se a 
110°C. Se o calor é transferido do figão para a panela a taxa 
de 600 W, qual é a temperatura da superfície voltada para o 
fogão para cada um dos dois materiais?