Transferência de Calor em Bastões de Cobre, Liga de Alumínio e Aço Inoxidável

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Sílvia Santos 
Exercício 1 
Um bastão muito longo, com 5 mm de diâmetro, tem uma das suas 
extremidades mantidas a 100 ºC. A superfície do bastão está exposta ao 
ar ambiente a 25 ºC com um coeficiente de transferência de calor por 
convecção de 100 W/(m2.K). 
 
Determine as distribuições de temperaturas ao longo de bastões 
construidos em cobre puro, liga de alumínio 2024 e aço inoxidável AISI 
316. Quais as perdas de calor nos bastões? 
Fenómenos de Transporte 
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
ACHAR: Distribuição de temperaturas e perdas de calor em bastões fabricados 
com cobre, com uma liga de alumínio, ou com aço inoxidável. 
Considerações: 
- Regime estacionário; 
- Condução unidimensional; 
- Propriedades constantes; 
- Radiação desprezada; 
- h uniforme; 
- Bastão com L→∞ 
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
Propriedades tabeladas 
- k (cobre) = 398 W/(m.K); 
- k( Alumínio 2024) = 180 W/(m.K); 
- k (Aço inoxidável) = 14 W/(m.K). 
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
As distribuições de temperaturas são determinadas pela equação 
correspondente à hipótese de comprimento infinito da aleta: 
  





TT
TT
e
bb
mx
b
0



  mxb eTTTT

 
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
2
1







trkA
hP
m
P = perímetro (para um bastão cilíndrico = πD) 
Atr = área transversal (para um bastão cilíndrico = πD
2/4 
2
1
4







kD
h
m
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
• Substituir os valores de h e D; 
• Substituir as condutividades térmicas do cobre, da liga de alumínio e do aço 
inoxidável. 
Material do bastão m (m-1) 
Cobre puro 14,2 
Liga de alumínio 2024 21,2 
Aço inoxidável AISI 316 75,6 
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
As distribuições das temperaturas podem ser representadas graficamente: 
Há pouca transferência de calor 
adicional associado à extensão 
do comprimento do bastão 
além de 50 mm (cobre), 200 
mm (liga de alumínio), 300 mm 
(aço inoxidável) 
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Sílvia Santos 
Exercício 1 
A perda de calor nos bastões é determinada por: 
btr
a
hPkAM
Mq


Material do bastão q (W) 
Cobre puro 8,3 
Liga de alumínio 2024 5,6 
Aço inoxidável AISI 316 1,6 
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