Lista 7_Fenômenos

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Escola Politécnica de Pernambuco 
 Fenômenos de transporte – 2014.2 
 Profa. Natalia R. Melo 
 
 Sétima lista de problemas 
 
Questão 1: A condutividade térmica de uma folha isolante rígida é igual a 
k=0,029W/m.K. A diferença de temperaturas medida entre as superfícies de uma folha 
com 20 mm de espessura deste material é T1-T2=10⁰C. 
a) Qual o fluxo térmico através de uma folha isolante de 2x2 m? 
b) Qual a taxa de transferência de calor através desta folha de isolante? 
Questão 2: A base, com 5 mm de espessura, de uma panela com diâmetro de 200mm 
pode ser feita com alumínio (k=240 W/m.K) ou cobre (k=390 W/m.K). Quando usada 
para ferver água, a superfície da base exposta à água encontra-se a 110⁰C. Se o calor é 
transferido do fogão para a panela a uma taxa de 600 W, qual é a temperatura da 
superfície voltada para o fogão em cada um dos materiais? 
Questão 3: Um reator esférico de aço inoxidável é usado para armazenar um meio 
racional que fornece um fluxo de calor uniforme para a sua superfície interna. O reator é 
subitamente submerso em um banho líquido a uma temperatura 𝑇∞ < 𝑇𝑖𝑛𝑖, sendo Tini a 
temperatura inicial da parede do reator. 
 
 
 
 
 
 
 
a) Considerando que o gradiente de temperatura na parede do reator seja 
desprezível e um fluxo de calor constante é igual a 𝑞𝑖
′′, desenvolva uma equação 
para a variação da temperatura da parede em função do tempo durante o 
processo transiente. Qual a taxa inicial de variação de temperatura na parede se 
𝑞𝑖
′′=10
5
 W/m
2
. 
b) Qual a temperatura da parede em condições de regime estacionário? 
Questão 4: Um secador de cabelos pode ser idealizado com um duto circular através do 
qual um pequeno ventilador sopra ar ambiente e dentro do qual o ar é aquecido ao 
escoar sobre uma resistência elétrica na forma de um fio helicoidal. Considere que a 
densidade do ar é 1,10 Kg/m
3
 e o calor específico a pressão constante é 1007 J/Kg.K 
a) Se o aquecedor operar consumindo uma potência de P=500 W e a para aquecer o 
ar de uma temperatura ambiente de 20⁰C até 45⁰C, em qual a vazão volumétrica 
ele deve operar? (Despreze a perda de calor para o ambiente). Se o duto tiver um 
diâmetro D=70 mm, qual a velocidade do ar na saída? 
b) Considere que o duto do aquecedor tem um comprimento L=150 mm e uma 
emissividade de superfície de ε=0,8. Se o coeficiente associada a transferência 
de calor por convecção natural do revestimento externo para o ambiente é h=4 
W/m
2
K, e a temperatura do ar na vizinhança for 20⁰C, confirme que a perda de 
calor pelo revestimento externo é, de fato, desprezível. Considere a temperatura 
do revestimento externo 40⁰C.