Aula 06 Exercício

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CAMPUS SERTÃO
EIXO DE TECNOLOGIA
Fenômenos de Transporte 2
Exercícios
Prof. Raniery Rodrigues
raniery_rodrigues@hotmail.com
Fenômenos de Transporte 2 2
Exemplo 1: Uma janela de vidro, com 1m de largura e 2m de
altura, tem espessura de 5mm e uma condutividade térmica de
K= 1,4 W/m.k. Se em um dia de inverno as temperaturas das
superfícies interna e externa do vidro são de 15ºC e -20ºC,
respectivamente, qual é a taxa de perda de calor através do
vidro? Para reduzir a perda de calor através da janela, é costume
usar janelas de vidro duplo nas quais as placas de vidro são
separadas por uma camada de ar. Se o afastamento entre as
placas for de 10mm e as temperaturas das superfícies do vidro
em contato com os ambientes estiverem nas temperaturas de
10ºC e -15ºC, qual é a taxa de perda de calor em uma janela de
1m x 2m? A condutividade térmica do ar é de K=0,024 W/(m.k).
Fenômenos de Transporte 2 3
•Exemplo 2: As superfícies internas de um grande edifício
são mantidas a 20ºC, enquanto que a temperatura na
superfície externa é -20ºC. As paredes medem 25 cm de
espessura, e foram construídas com tijolos de condutividade
térmica de 0,6 kcal/h mºC.
a) Calcular a perda de calor para cada metro quadrado de
superfície por hora.
b) Sabendo-se que a área total do edifício é 1000 m² e que o
poder calorífico do carvão é de 5500 kcal/Kg, determinar a
quantidade de carvão a ser utilizada em um sistema de
aquecimento durante um período de 10 h. Supor o
rendimento do sistema de aquecimento igual a 50%.
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Exemplo• 3: Com relação a transferência de calor entre o corpo humano e
sua vizinhança, focamos em uma camada de pele e gordura, com sua superfície
externa exposta ao ambiente e sua superfície interna a uma temperatura um
pouco abaixo da temperatura corporal, Ti = 35
oC = 308 K. Considere uma pessoa
com uma camada de pele/gordura com espessura L = 3mm e com
condutividade térmica efetiva k = 0,3W/(m.K). A pessoa tem uma área
superficial de 1,8 m2 e está vestindo um isolante térmico (Casaco para neve e
umidade) com uma condutividade térmica de 0,014 W/(m.K). A emissividade
da superfície externa do casaco é ε = 0,95. Considere 2 casos: Corpo estando no
ar em repouso a T ͚ = 10ºC com coeficiente de convecção h = 2 W/m2K) e o
corpo estando imerso em água a T ͚ = 10ºC com coeficiente de convecção h =
200 W/m2K. Qual espessura de isolante é necessária para reduzir a taxa de
perda de calor para 100 W (uma taxa de geração de calor metabólica típica) no
ar e na água? Qual é a temperatura resultante da pele? (obs.: Considerar
coeficiente de transferência de calor por radiação hr=5,9 w/(m².K).