TC CE 1a lista de exercícios Conceitos, definições e condução

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FACULDADE DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E URBANISMO 
TRANSFERÊNCIA DE CALOR – Engenharia de Produção 
Professor Valter Luís Zuliani Stroppa 
1ª lista de exercícios – Conceitos, definições e condução 
INCROPERA, F.P. et al. Fundamentos de transferência de calor e massa. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC. 2014. 672 p. 
 
1. (Ex. 1.1, INCROPERA et al. 2014) Informa-se que a condutividade térmica de uma folha de isolante estrudado rígido é igual a 
k=0,029 W/(m.K). A diferença de temperaturas medida entre as superfícies de uma folha com 20 mm de espessura desse material 
é de T1 – T2 = 10 °C. 
a. Qual é o fluxo térmico através de uma folha isolante com 2 m x 2 m? 
b. Qual é a taxa de transferência de calor através da folha de isolante? 
Resposta: 14,5 W/m²; 58 W. 
2. (Ex. 1.12, INCROPERA et al. 2014) Um material barato para alimentos e bebidas é fabricado com poliestireno (k=0,0023 W/(m.K)), 
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 superfícies 
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 pelas condições especificadas? 
Resposta 16,6 W/m²; 35,9 W. 
3. (Ex. 1.18, INCROPERA et al. 2014) Você vivenciou um resfriamento por convecção se alguma vez estendeu sua não para fora de 
uma janela de um veículo em movimento ou imergiu em uma corrente de água. Com a superfície de sua mão a uma temperatura 
a 30 °C, determine o fluxo de calor por convecção para: 
a. uma velocidade do veículo de 35 km/h no ar a -5 °C com um coeficiente convectivo de 40 W/(m².K); 
b. uma corrente de água com velocidade de 0,2 m/s, temperatura de 10 °C e coeficiente convectivo de 900 W/(m².K). 
Qual a condição que o faria sentir mais frio? Compare esses resultados com uma perda de calor de aproximadamente 30 W/m² 
em condições ambientais normais. 
Respostas: 1400 W/m²; 18000 W/m². 
4. (Ex. 1.30, INCROPERA et al. 2014) Uma sonda interplanetária esférica, de diâmetro de 0,5 m, contém eletrônicos que dissipam 
150 W. Se a superfície da sonda possui uma emissividade de 0,8 e não recebe radiação de outras fontes, como o Sol, qual é a 
sua temperatura da superficial? 
Resposta: 254,7 K. 
5. (Ex. 2.11, INCROPERA et al. 2014) Considere condições de regime estacionário na condução unidimensional em uma parede 
plana om uma condutividade térmica k=50 W/(m.K) e espessura L=0,25 m, sem geração de energia interna de calor. Determine o 
fluxo térmico e a grandeza desconhecida de cada caso e esboce a distribuição de temperaturas indicando o sentido do fluxo térmico 
Caso �� �°�� �� �°�� 	�	
 �
�
� 
1 50 -20 
2 -30 -10 
3 70 160 
4 40 -80 
5 30 200 
Respostas: ((a) -280 K/m, 14 kW/m²; (b) 80 K/m, -4,0 kW/m²; (c) 110°C, -8,0 kW/m²; (d) 60°C, 4,0 kW/m²; (e) -20°C, -10,0 kW/m²) 
6. (Ex. 2.26, INCROPERA et al. 2014) Em um dado instante de tempo, a distribuição de temperaturas no interior de um corpo 
homogêneo infinito é dado pela função 
��
, �, �� � 
� � 2. �� � �� � 
. � � 2. �. � 
Considerando propriedades constantes e ausência de geração de calor no interior do corpo, determine as regiões das quais a 
temperatura varia com o tempo. 
Resposta: o sólido está em regime estacionário. 
7. (Ex. 2.30, INCROPERA et al. 2014) Observa-se que a distribuição de temperaturas 
em estado estacionário no interior de uma parede unidimensional com 
condutividade térmica de 50 W/(m.K) e espessura de 50 W/(m.K) tem a forma 
��°�� � � � �. 
�, onde a = 200 °C, b= -2000 °C/m² e x está em metros. 
a. Qual é a taxa de geração de calor por unidade de volume dessa parede 
��? 
b. Determine os fluxos térmicos nas duas superfícies da parede. De que 
modo esses fluxos térmicos estão relacionados com a taxa de geração de 
calor? 
Resposta: 2.105 W/m³; 0 W/m²; 10000 W/m².