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ENGENHARIA TÉRMICA II – Prof. Tiago Manea 
Lista 5 – Modos de Transferência de Calor 
 
 
 
CONDUÇÃO 
 
1. (15.1) Uma laje horizontal de concreto de um porão tem 11 m de comprimento, 8 m de largura e 20 cm de 
espessura. Durante o inverno as temperaturas são normalmente 17 °C e 10 °C nas superfícies superior e inferior, 
respectivamente. Se o concreto tem uma condutividade térmica de 1,4 W/m.K, qual a taxa de calor através da 
laje? 
Reposta: 4,31 kW 
 
2. Uma taxa de calor de 10 kW é conduzida através da seção de um material isolante de área transversal 125 m² e 
espessura 2,5 cm. Se a condutividade térmica do material é 0,4 W/m.K, qual a diferença de temperatura entre as 
superfícies deste material. 
Reposta: 5 °C 
 
CONVECÇÃO 
 
3. (15.6) O invólucro de um transistor de potência, que 
tem comprimento L = 10 mm e diâmetro D = 12 mm, é 
resfriado por uma corrente de ar a 25 °C, conforme 
figura ao lado. Sob condições para as quais o ar 
mantém coeficiente de convecção médio de 100 
W/m2.K na superfície do invólucro, qual é a máxima 
dissipação de potencia Pe permitida para que a 
temperatura da superfície TS não exceda 85 °C. 
Reposta: 2,94 W 
 
4. (15.8) Um controlador de temperatura de um secador de roupas 
consiste em um interruptor bi metálico montado sobre um aquecedor 
elétrico que se encontra preso a uma junta isolante montada em uma 
parede, conforme figura ao lado. O interruptor é ajustado para abrir a 
70 °C, que é a máxima temperatura do ar no secador. A fim de operar 
o secador a uma temperatura do ar mais baixa, é fornecida potência 
suficiente para o aquecedor tal que o interruptor alcança 70 °C (Tset) quando a temperatura do ar T∞ for menor 
que Tset. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o ar e a superfície exposta do interruptor 
com 30 mm² é 25 W/m².K, qual potência do aquecedor necessária para que a temperatura desejada do ar do 
secador seja T∞ = 50 °C? 
Reposta: 15 mW 
 
RADIAÇÃO 
 
5. (15.12) Uma superfície com área de 0,5 m², emissividade 0,8 e temperatura de 150 °C é colocada em uma 
câmara de vácuo cujas paredes são mantidas a 25 °C. Qual a taxa na qual a radiação é emitida pela superfície? 
Qual a taxa líquida na qual a radiação é trocada entre a superfície e as paredes da câmara? 
Respostas: 726 W; 547 W. 
 
BALANÇO DE ENERGIA E EFEITOS MULTIMODOS 
 
6. (Exemplo 15.2) Uma tubulação de vapor sem isolamento térmico passa através de 
uma sala onde o ar e as paredes se encontram a 25 °C. O diâmetro externo do 
tubo é 70 mm, a temperatura de sua superfície é de 200 °C e sua emissividade é 
0,8. Se o coeficiente associado à transferência de calor por convecção livre da 
superfície para o ar é de 15 W/m².K e a superfície é cinza, qual é a taxa de 
transferência de calor da superfície por unidade de comprimento do tubo? 
Resposta: 998 W/m 
 
7. (Exemplo 15.6) O revestimento de uma placa é curado através de 
sua exposição a uma lâmpada de infravermelho que fornece uma 
irradiação de 2000 W/m2. Ela absorve 80% da irradiação 
proveniente da lâmpada e possui uma emissividade 0,50. O 
revestimento também é exposto a uma corrente de ar e a uma grande 
vizinhança cujas temperaturas são 20 °C e 30 °C, respectivamente. 
O coeficiente de convecção entre o revestimento e o ar ambiente é 
15 W/m2.K e o lado posterior da placa é isolado termicamente. Qual 
é a temperatura da placa revestida? 
Resposta: 104 °C 
 
 
 
8. (15.21) Dispositivos eletrônicos de potência são montados em um 
dissipador de calor, conforme figura ao lado, com uma área superficial 
exposta de 0,045 m² e uma emissividade de 0,80. Quando os dispositivos 
dissipam uma potência total de 20 W e o ar e a vizinhança estão a 27 °C, a 
temperatura média do dissipador é de 42 °C. Qual será́ a temperatura média 
do dissipador quando os dispositivos dissiparem 30 W nas mesmas 
condições ambientais? 
Respostas: 49 °C 
 
9. Considere o problema 3. Nesta situação o transistor 
transfere calor por convecção e também por radiação. A 
vizinhança está a 25 °C e a emissividade do invólucro é 
(Ɛ = 0,8). O dispositivo está dissipando 2,94 W. Qual a 
temperatura do involucro para esta nova situação? Qual 
o fenômeno predominante neste problema? 
Resposta: 85 °C > Ts > 80 °C. 
Resposta exata: Ts = 81,4 °C. Convecção. 
 
Tviz = 25 °C 
ε = 0,8