Lista 1 - Fenômenos de Transporte - Roger

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1) Indicar a afirmação correta: 
a) a transmissão de calor se processa do corpo de temperatura mais baixa para o corpo de 
temperatura mais alta. 
b) a transmissão de calor por radiação independe do material utilizado. 
c) a transmissão de calor por condução independe da superfície de transmissão. 
d) a transmissão de calor por convecção se deve ao movimento das correntes. 
 
2) Transferência de calor é uma ciência básica que trata da taxa de transferência de energia 
térmica. Analise as alternativas e assinale a correta. 
(A) A força motriz de qualquer forma de transferência de calor é a diferença de temperatura, e quanto 
menor for essa diferença, maior será a taxa de transferência de calor. 
(B) Condução é o modo de transferência de calor entre uma superfície sólida e o líquido ou gás 
adjacente que está em movimento e que envolve os efeitos combinados de convecção e movimento 
do fluido. 
(C) A taxa de condução de calor através de uma camada plana é diretamente proporcional à diferença 
de temperatura através da camada e à área de transferência de calor, mas é inversamente 
proporcional à espessura da camada. 
(D) Um sistema de isolamento adequado de um tubo é aquele no qual o material a ser usado no 
revestimento tem alta condutividade térmica, o que dificulta a passagem de calor. 
 
ENGENHARIAS 
Atividade Avaliativa – Parte 1 
Visto do Coordenador: 
Nome do aluno: Matrícula: 
Disciplina: Fenômenos de Transporte Professor: Roger Rodrigues 
 
Período: Turma: ADP/DEP Peso: 
1,0 
Nota obtida: 
Data limite para entrega: 15/10/2018 
IMPORTANTE: 
• A lista é INDIVIDUAL (não serão aceitas listas contendo dois ou mais integrantes). 
• É NECESSÁRIO memorial de cálculo para todas as questões de cálculo (mesmo as questões objetivas). 
• Somente foi fornecido o gabarito das questões OBJETIVAS que envolvem cálculo, para que o aluno possa verificar se os 
cálculos estão corretos. 
 
 
 
3) Quando um corpo que está a uma determinada temperatura cede calor a outro corpo ou ao 
meio que o circunda, ocorre um fenômeno chamado transmissão de calor. Em relação ao 
fenômeno da transmissão de calor, numere a coluna da direita de acordo com a coluna da 
esquerda. 
1. Forma predominante de transmissão de calor que pode ocorrer no vácuo por meio de ondas 
eletromagnéticas, em uma determinada faixa de comprimento de onda, emitidas por um corpo. 
2. Forma predominante de transmissão de calor que ocorre numa barra metálica devido ao aumento 
da energia cinética de suas partículas, causada por uma excitação térmica em uma de suas 
extremidades. 
3. Forma predominante de transmissão de calor em que uma partícula fluida em contato com uma 
superfície aquecida absorve calor e torna-se menos densa, afastando-se então da superfície 
aquecida, dando lugar a uma outra partícula fluida mais fria, que repetirá o processo da primeira, e 
assim por diante. 
4. Forma predominante de transmissão de calor em que um ventilador provoca o contato e o 
deslocamento de um fluido sobre uma superfície aquecida. 
( ) Condução. 
( ) Convecção Forçada. 
( ) Convecção Natural. 
( ) Radiação. 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta da coluna da direita, de cima para 
baixo. 
a) 2 – 4 – 3 – 1. 
b) 4 – 2 – 3 – 1. 
c) 1 – 3 – 2 – 4. 
d) 2 – 4 – 1 – 3. 
e) 4 – 1 – 2 – 3. 
 
4) A parede de um forno industrial é construída em tijolo refratário. Como a transferência de calor 
através da parede é por condução, o fluxo térmico pode ser determinado com a lei de 
a) Pearson. 
b) Fourier. 
c) Laplace. 
d) Gauss. 
e) Boris. 
 
5) Uma janela de vidro com espessura de 5 mm e área igual a 0,5 m² apresenta sua superfície 
interior com temperatura de 20°C e a exterior com 12°C. Sabendo-se que a condutividade 
térmica do vidro é k = 1,4 W/mK, calcule a taxa de transferência de calor por meio da janela. 
Assinale a alternativa que indica o valor corretamente calculado e o sentido correto do fluxo 
de calor. 
A) 1000 W; para o lado exterior. 
B) 1000 W; para o lado interior. 
C) 1120 W; para o lado exterior. 
D) 1120 W; para o lado interior. 
E) 2240 W; para o lado exterior. 
 
 
 
6) A figura abaixo ilustra a parede de um ambiente, cuja espessura é de 0,2 m. Considerando-se 
que o material da parede possui k = 1,5 W/(m.K), tem-se para o fluxo térmico, em W/m², 
 
(A) 24 
(B) 365 
(C) 1.350 
(D) 5.300 
(E) 10.650 
7) A parede ilustrada possui 4 m de comprimento, 3 m de altura e 0,3 m de espessura. Tal parede, 
cuja superfície interna é mantida a T1 = 30°C, perde calor a uma taxa de 594 W. Considerando 
que o processo ocorre em regime permanente e que a condutividade térmica do material da 
parede corresponde a 0,9 W/m.°C, tem-se para a temperatura da superfície externa da parede, 
em °C, dada por T2 
 
a) 27,0 
b) 20,0 
c) 17,2 
d) 13,5 
e) 8,4 
 
 
 
8) No processo de transferência de calor por condução pode-se fazer analogia entre a 
equação de condução e a lei de Ohm da teoria de circuitos elétricos. 
 
No caso da figura acima que mostra a distribuição de temperaturas na parede de 
espessura ∆x, área A e condutividade térmica k, o equivalente à resistência elétrica na 
equação de Fourier é dado por 
 
9) Observe a figura a seguir. 
 
A figura acima representa uma parede plana simples que separa um ambiente interno de um 
ambiente externo. São dadas as temperaturas dos dois ambientes e a temperatura da parede 
em contato com o ambiente interno. Considerando a transferência de calor em regime 
permanente, calcule a espessura da parede, em metros, e assinale a opção correta. A 
condutividade térmica do material da parede é k = 0,4 W/mK 
a) 0,04 
b) 0,05 
c) 0,06 
d) 0,07 
e) 0,08 
 
 
 
10) Uma parede com 0,1m de espessura possui um coeficiente de condutividade térmica igual a 
0,7 W/m.K, e está exposta a um vento frio a 270K através de um coeficiente de transferência 
de calor por convecção de 40W/m².K. No outro lado da parede existe ar a 330K, com um 
coeficiente de transferência de calor por convecção de 10W/m²K. Assinale a opção que 
apresenta a taxa de transferência de calor por área unitária (fluxo de calor), em W. 
a) 223,9 
b) 160,6 
c) 202,1 
d) 132,8 
e) 413,5 
11) Uma parede de tijolos de 12 m × 10 m e com 30 cm de espessura faceia uma camada de 
concreto de 6 cm de espessura, conforme mostra a figura acima. As faces expostas da parede 
de tijolos — face A — e da camada de concreto — face B — estão a uma temperatura de 75°C 
e 20°C, respectivamente. Nesse caso, sabendo que as condutividades térmicas do tijolo e do 
concreto valem 0,5 W/(m × K) e 1,0 W/(m × K), respectivamente, a perda de calor, da face A para 
a face B, será igual a 
 
 
A) 30000W 
B) 10000W 
C) 20000W 
D) 5000 W 
E) 8000 W 
 
12) Um material isolante de 0,5 cm de espessura é colocado sobre uma das superfícies de uma 
chapa, enquanto a outra superfície apresenta uma temperatura de 100 °C. A espessura e a 
condutividade térmica da chapa, respectivamente, valem 3 cm e 60 W/m °C. Supondo que a 
temperatura da superfície livre do isolante seja de 25 °C e que o fluxo de calor desta situação 
física seja de 30 kW/m2, a condutividade térmica do isolante, em W/m °C, e a temperatura na 
interface da chapa e o isolante, em °C, respectivamente, valem 
(A) 0,1 e 75. 
(B) 1,5 e 85. 
(C) 1,7 e 85. 
(D) 2,0 e 75. 
(E) 2,5 e 85. 
 
 
 
13) Uma parede plana que separa uma região de temperatura alta de uma região de temperatura 
baixa é constituída de três camadas justapostas, sendo a camada interna, em contato com a 
temperatura alta, de tijolo refratário com espessura de 0,6 m, a camada intermediária de tijolo 
isolante com espessura de 0,9 m e a camada externa, em contatocom a temperatura baixa, de 
tijolo comum com espessura 0,3 m. A face do tijolo refratário, exposta à temperatura alta, está 
a 1350 ºC, e a face do tijolo comum em contato com a temperatura baixa está a 40 ºC. Sabendo-
se que a transmissão do calor ocorre, em regime estacionário, somente no sentido transversal 
à parede, que a largura da parede é 1,5 m e sua altura é 3,0 m e que para tijolo refratário kR = 
1,38 W/m°C, para tijolo isolante ki = 0,17 W/m°C e para tijolo comum kC = 1,73 W/m°C, o valor 
mais próximo da taxa de transferência de calor que atravessa essa parede composta é: 
a) 10000 W 
b) 5000 W 
c) 1000 W 
d) 100 W 
e) 0 W 
14) Considere uma tubulação cilíndrica que conduz determinado fluido a uma temperatura T i, 
superior à temperatura do ambiente, T∞. O sistema térmico utilizado e esquematizado abaixo é 
constituído de camadas sucessivas de materiais isolantes distintos, aplicadas ao redor da 
tubulação. Nessas condições, e levando em conta a teoria de condução e convecção de calor, 
julgue os seguintes itens. 
 
I - Em uma analogia do presente sistema térmico com circuitos elétricos, é correto afirmar que as 
camadas de material isolante são resistências térmicas ligadas em paralelo. 
II - A resistência térmica associada à convecção na última camada de isolamento é tanto menor 
quanto maior for o raio externo do conjunto. 
III - A adição de camadas de isolante favorece a manutenção da temperatura do fluido que escoa pela 
tubulação. 
Estão corretos os itens 
a) I 
b) II 
c) III 
d) I e III 
e) II e III 
 
 
 
15) Um tubo de aço inoxidável (KAÇO = 14,2 W/mºC) usado para transportar um fluido farmacêutico 
refrigerado tem um diâmetro interno de 36mm e uma espessura de parede de 2mm. O fluido 
farmacêutico e o ar estão, respectivamente, nas temperaturas de 6ºC e 23ºC, enquanto os 
coeficientes convectivos interno e externo são 400 W/m2 ºC e 6 W/m2 ºC, respectivamente. 
 
a) Qual é o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo? 
b) Qual é o ganho de calor por unidade de comprimento, se uma camada de 10mm de isolante de 
silicato de cálcio (KISO = 0,05 W/m ºC) for colocada sobre a superfície externa do tubo? 
 
16) Um tubo de cobre (kC = 400W/mK) com diâmetro interno de 20mm e espessura da parede de 2,5mm 
é usado para transportar oxigênio líquido. O oxigênio líquido que flui no tubo tem temperatura média 
de -200°C e coeficiente de convecção de 120W/m2K. Sabe-se que a espessura do isolante (kISO = 
0,05W/mK) é de 30mm. O ambiente externo ao tubo tem temperatura de 20°C e coeficiente de 
convecção de 20W/m2K. Determine a taxa de transferência de calor por metro de tubulação que 
adentra ao tubo, além da queda de temperatura na camada de isolante. 
 
 
GABARITO 
 
5) C 
6) C 
7) D 
8) E 
9) D 
10) A 
11) B 
12) E 
13) C