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LISTA DE EXERCÍCIOS – 1°bimestre 
Disciplina: Transferência de calor e massa 
Profa. Daniela Mica Espimpolo 
Nome completo:_________________________________________________________ 
RA:____________________ Série: _______ Curso: _____________________________ 
ATENÇÃO: Respondam as questões a seguir em folha separada, individualmente e à mão. Imprimam esta 
folha de questões, preencham-na corretamente com nome, RA e curso e anexem às resoluções. Entreguem 
à professora no dia da prova (23/04)! 
QUESTõES 
1) Qual são as principais características da transferência de calor por condução e por convecção? 
2) Como podemos melhorar a transferência de calor de um material com o ambiente quando pensamos na 
área de troca térmica? Cite exemplos de sistemas (equipamentos, objetos etc) que utilizem destes 
dispositivos. 
3) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Resposta final: concreto 
 
4) Responda os itens a seguir, sabendo que um certo material A não tem geração de calor e um certo material 
B gera calor a uma taxa volumétrica de 1000W/m³. Além disso, kA=13,4W/(m.K) e kB=14,2W/(m.K). Ambos os 
materiais são retangulares e extensos de espessura L, com o lado externo mantido na temperatura de 0°C e o 
lado interno mantido à 25°C, as duas temperaturas se mantendo constantes. 
a) Qual equação de perfil de temperatura é adequada para cada um dos materiais? 
b) Determine o fluxo de calor conduzido por cada um dos materiais. 
c) Calcule a temperatura máxima atingida pelo material B. 
Este exercício foi resolvido em lousa. 
 
5) Em uma região fria a temperatura do solo atinge 0°C. A tubulação de uma casa está enterrada 
horizontalmente 3,5m abaixo do nível do solo (Ksolo=40W/m.K) e tem diâmetro de 30cm. Sabendo que o 
sistema de aquecimento de água da residência fornece 2000W/m de tubulação, calcule qual será a 
temperatura da água, supondo que se trate de um cilindro isotérmico de comprimento 1m enterrado no meio 
semi-infinito. (Considere condução bidimensional em regime estacionário). Resposta final: 30,7°C 
 
6) Você está trabalhando em um escritório de Engenharia realizando projetos para clientes distintos. Para que 
estes projetos sejam solucionados, você tem utilizado dos conceitos de transferência de calor e já atuou 
resolvendo dois projetos a respeito da condução de calor em materiais sólidos. Neste momento, você está 
atuando no seu último projeto a respeito deste fenômeno de transferência de calor, o qual consiste no pedido 
de um famoso artista plástico. O projeto requer que você determine o tempo necessário para esfriar uma esfera 
produzida em liga metálica de diâmetro 52 cm e com condutividade térmica constante de 15W/m.K. No seu 
processo de conformação a esfera está na temperatura uniforme de 800K e é resfriada até 320K no ar 
ambiente (T = 300 K e h = 40W/m²K). Resposta final: 7,5h 
DICA: Bi será um pouco maior que 0,1; ainda sendo possível utilizar o método da capacitância global, pois irá 
perder pouca precisão neste caso. Volume da esfera = 4/3 ..r3 Área superficial da esfera = 4..r2 
7) E se o artista quiser reduzir este tempo de resfriamento?? Como poderia proceder?? Se ele aumentar a 
velocidade da transferência de calor, ele consegue diminuir esse tempo. Para tanto, ele pode utilizar um fluido 
com temperatura mais baixa, numa câmara fria por exemplo. Faça o teste calculando o tempo de resfriamento 
para uma temperatura de fluido igual a –35°C. 
Dica: como se trata de cálculos envolvendo a diferença entre valores de temperatura, tanto faz estas se 
apresentarem em °C ou em K. Apenas lembre-se de que todos os valores devem se encontrar na mesma 
unidade! Resposta final: o tempo cairá para 4,5h! 
8) Determine a menor profundidade na qual se pode enterrar um tubo que circula água em seu interior sem que 
a mesma congele. Sabe-se que inicialmente a tubulação está com temperatura uniforme de 12°C. Durante um 
mês de inverno o solo está com temperatura constante de -5°C e apresenta difusividade térmica de 
=0,12.10−6m²/s. (Considere a transferência de calor por convecção). Resposta final: ~30cm 
9) Pesquise e explique com suas palavras como podemos definir a CLH (camada limite hidrodinâmica) e a CLT 
(camada limite térmica). 
10) Determine o comprimento crítico que a água apresenta (viscosidade cinemática vale 8,937×10-7 m2/s) , 
quando escoa sobre uma placa plana com velocidade média de 3m/s, considerando que neste escoamento o 
número crítico de Reynolds vale 5.105. Resposta final: 15cm. 
11) Um fluido incompressível com massa específica de 997 kg/m³ à temperatura ambiente escoa com 
velocidade uniforme de 1,2 m/s quando encontra uma superfície plana aquecida uniformemente e que está 
parada. Nessas condições o coeficiente de transferência de calor por convecção varia com a posição num fator 
de x-1/2. Qual o valor médio do coeficiente de transferência de calor por convecção sobre a superfície plana? 
Resposta final: 2L1/2/L ou 2L-1/2 
12) Calcule o valor do coeficiente de convecção médio para um fluido incompressível que escoa com 
velocidade de 3,4m/s quando este encontra uma placa plana aquecida uniformemente e que mantém-se em 
repouso. Sabe-se que o coeficiente de transferência de calor por convecção varia com a posição num fator de 
x3 e que a placa possui 5m de comprimento. Dica: a dimensão referente ao comprimento da placa será sempre 
o limite de integração: de 0 a 5m, neste caso. Resposta final: 31,25W/m2.K 
13) Para ventos com velocidade entre 0,15 e 1,5 m/s, o coeficiente de convecção térmica para uma pessoa em 
pé no vento e com roupas adequadas pode ser determinado diretamente pela expressão h=14,8.v2 , em que v 
é velocidade do vento em m/s. Qual a razão entre o coeficiente de transferência de calor por convecção para o 
vento a 1,5 e 0,15 m/s? DICA: neste caso, a expressão de “h” já vale 14,8v2, não sendo necessário calcular a 
integral (este já é o resultado dela fornecido pelo próprio enunciado). Resposta final: 100