Lista de Transfer ncia de calor (1)

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Gabarito das Listas de Exercícios
(Questão 1) Uma parede de concreto, com área superficial de 20m2 e espessura 0,3m, separa uma sala com ar condicionado do ar ambiente. A temperatura interna da parede é mantida a 25°C, e a condutividade térmica do concreto é 1 W/mK.
 (a) Determine a perda de calor através da parede externa para temperaturas ambientes na faixa de -15°C a 38°C, que correspondem aos extremos inverno e verão, respectivamente. Exponha seus resultados graficamente.
 (b) No seu gráfico, plote também a perda e calor em função da temperatura externa da superfície para parede de materiais com condutividades térmicas de 0,75 e 1,25 W/mK. Explique a família de curvas que você obteve. 
(Questão 2) O fluxo de calor através de um bloco de madeira de espessura 0,50m cujas temperaturas interna e externa são de 40°C e 20°C, respectivamente, foi determinado com valor de 40 W/m2. Qual a condutividade térmica da madeira ?
Da equação de Fourier, podemos tirar o k. 
(Questão 3) Uma parede plana está exposta a uma temperatura ambiente de 38°C. A parede é coberta com uma camada de isolante de 2,5 cm de espessura cuja condutividade térmica é 1,4 W/m°C, e a temperatura da parede na face interna do isolante é 315°C. A parede perde calor para o ambiente por convecção. Calcule o valor do coeficiente de transferência de calor por convecção que deve ser mantido na superfície externa do isolante para garantir que a temperatura da superfície externa não exceda 41°C.
Calculando o fluxo de calor por condução no isolante
Fazendo um balanço de energia na camada externa do isolante, têm-se que: Eentra - Esai = 0
sendo Eentra = qcond e Esai = qconv 
Formulando em termos de resistência, temos a sguinte solução:
sendo A = 1 (área unitária)
(Questão 4) Uma tampa de panela com 5 mm de espessura com 200 mm de diâmetro pode ser feita de alumínio (k = 240 W/mK) ou cobre (k = 390 W/mK). Quando utilizada para ferver água, a superfície da tampa exposta à água encontra-se nominalmente a 110°C. Se o calor é transferido a partir do fogão para a panela a uma taxa de 600 W, qual a temperatura da superfície em contato com o fogão para cada um dos dois materiais ?
-> Suposição
Calculando em termos de resistências - Hipóteses - Existem três resistências
 Resistência por Condução (no fundo da panela) - R1
 Resistência por Convecção (da água) - R2
 Resistência por Condução (na tampa) - R3
 
Fazendo qconv = (Tfundo - Ttampa)/Rtot
Calculando em termos de resistências - Hipóteses - Existe APENAS UMA resistência
 Resistência por Condução (no fundo da panela) - R1
 A temperatura da superficie interna panela é igual a temperatura da tampa.
 
para o aluminio
para cobre
(Questão 5) Ar a 40°C escoa em um cilindro de 25 mm de diâmetro que contém um aquecedor elétrico em seu interior. Em uma série de teste, foram feitas medições de potência por unidade de comprimento, P, necessária para manter a superfície do cilindro a 300 °C, para diferentes velocidades V da corrente do ar. Os resultados são os seguintes:
Lembrando que P=qconv=h*As*(Ts-Tar), assim