Exerc-3

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As superfícies interna e externa de uma parede de tijolos de 5 m x 6 m e 30 cm 
de espessura são mantidas em temperaturas de 20 °C e 5°C, respectivamente. 
A condutividade térmica da parede e ́ 0,69W/m.K. Determine a taxa de 
transferência de calor por meio da parede, em W. 
As superfícies interna e externa de uma parede de tijolos 
de 5 m x 6 m e 30 cm de espessura são mantidas em 
temperaturas de 20 °C e 5°C, respectivamente. A 
condutividade térmica da parede e ́ 0,69W/m.K. 
Determine a taxa de transferência de calor por meio da 
parede, em W. 
 Uma panela de alumínio cuja condutividade térmica é 237 W/m.K tem 
fundo plano de 20cm de diâmetro e 0,4 cm de espessura. O calor é transferido em 
regime permanente para ferver a água por meio do fundo da panela a uma taxa 
de 800 W. Se a superfície interna do fundo da panela esta ́ a 105 °C, determine a 
temperatura da superfície externa do fundo da panela. 
 Uma panela de alumínio cuja condutividade térmica é 237 W/m.K tem 
fundo plano de 20cm de diâmetro e 0,4 cm de espessura. O calor é transferido 
em regime permanente para ferver a água por meio do fundo da panela a uma 
taxa de 800 W. Se a superfície interna do fundo da panela esta ́ a 105 °C, 
determine a temperatura da superfície externa do fundo da panela. 
 Um medidor de fluxo de calor fixado na superfície interna da porta de 
uma geladeira de 3 cm de espessura indica fluxo de calor de 25W/m2 por meio 
da porta. As temperaturas das superfícies interna e externa da porta são 7 °C e 
15 °C, respectivamente. Determine a condutividade térmica média da porta da 
geladeira. 
 Um medidor de fluxo de calor fixado na superfície interna da porta de 
uma geladeira de 3 cm de espessura indica fluxo de calor de 25W/m2 por meio 
da porta. As temperaturas das superfícies interna e externa da porta são 7 °C e 
15 °C, respectivamente. Determine a condutividade térmica média da porta da 
geladeira. 
As superfícies interna e externa de uma janela de vidro de 0,5cm de espessura e área 
de 2m x 2m no inverno têm 10°C e 3°C, respectivamente. Considerando que a 
condutividade térmica do vidro e ́ 0,78 W/m.K, determine a perda de calor através 
do vidro ao longo de um período de 5 h. Qual seria a sua resposta se a espessura do 
vidro fosse 1 cm? 
Verifique que para uma espessura de 1 cm o calor 
corresponde a 39.3MJ. 
As superfícies interna e externa de uma janela de vidro de 0,5cm de espessura e área 
de 2m x 2m no inverno têm 10°C e 3°C, respectivamente. Considerando que a 
condutividade térmica do vidro e ́ 0,78 W/m.K, determine a perda de calor através 
do vidro ao longo de um período de 5 h. Qual seria a sua resposta se a espessura do 
vidro fosse 1 cm? 
 O calor gerado no circuito de um chip de silício (k= 130 W/m.K) e ́ 
conduzido para o substrato de cerâmica no qual e ́ fixado. O chip tem 6 mm x 6 
mm e 0,5 mm de espessura e dissipa 3 W de potência. Ignorando qualquer 
transferência de calor por meio das superfícies laterais de 0,5 mm de altura, 
determine a diferença de temperatura entre as superfícies dianteira e traseira 
do chip em regime permanente. 
 O calor gerado no circuito de um chip de silício (k= 130 W/m.K) e ́ 
conduzido para o substrato de cerâmica no qual e ́ fixado. O chip tem 6 mm x 6 
mm e 0,5 mm de espessura e dissipa 3 W de potência. Ignorando qualquer 
transferência de calor por meio das superfícies laterais de 0,5 mm de altura, 
determine a diferença de temperatura entre as superfícies dianteira e traseira 
do chip em regime permanente. 
Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de 
comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura a 22oC. As paredes da sala, de 25 cm 
de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,14 Kcal/h.m.oC 
e a área das janelas são consideradas desprezíveis. A face externa das paredes 
pode estar até a 40 oC em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo piso 
e teto, que estão bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo 
condicionador (em HP). Dado: 1HP = 641,2 Kcal/h 
    21263152362 mA 
      hKcalC
m
mCmhKcalTT
L
Akq o
o
12702240
25,0
126..14,0
.
.
2
21 
&
,
,q Kcal h
HP
Kcal
h
HP  1270 1
641 2
1 979
A base de concreto de um porão tem 11 m de comprimento, 8 m de largura e 0,20 m de 
espessura. Durante o inverno, as temperaturas são normalmente de 17°C e 10°C em suas 
superfícies superior e inferior, respectivamente. Se o concreto tiver uma condutividade 
térmica de 1,4 W/(m K), qual e a taxa de perda de calor através da base? 
Se o porão é aquecido por um forno a gás operando a uma eficiência de 90% e o gás 
natural estiver cotado a C = 0,01 $/MJ, qual é o custo diário da perda térmica? 
A base de concreto de um porão tem 11 m de comprimento, 8 m de largura e 0,20 m de espessura. 
Durante o inverno, as temperaturas são normalmente de 17°C e 10°C em suas superfícies superior e 
inferior, respectivamente. Se o concreto tiver uma condutividade térmica de 1,4 W/(m K), qual e a 
taxa de perda de calor através da base? 
Se o porão é aquecido por um forno a gás operando a uma eficiência de 90% e o gás natural estiver 
cotado a C = 0,01 $/MJ, qual é o custo diário da perda térmica? 
Uma câmara de congelador é um espaço cúbico de lado igual a 2m. Considere que a 
sua base seja perfeitamente isolada. Qual é a espessura mínima de um isolamento à 
base de espuma de estireno (k=0,030W/m.K) que deve ser usado no topo e nas 
paredes laterais para garantir uma carga térmica menor do que 500W, quando as 
superfícies interna e externa estiverem a -10 °C e 35 °C. 
(Resp.: L=54mm) 
Um recipiente barato para alimentos e bebidas é fabricado com poliestireno 
(k=0,023 W/(m.K)), com espessura de 25mm e dimensões interiores de 
0,8m×0,6m×0,6m. Sob condições nas quais a temperatura da superfície 
interna, de aproximadamente 2 oC, é mantida por uma mistura gelo-água e a 
temperatura da superfície externa de 20 oC é mantida pelo ambiente, qual é o 
fluxo térmico através das paredes do ambiente? Considerando desprezível o 
ganho de calor pela base do recipiente 0,8m x 0,6m, qual é a carga térmica 
total para as condições especificadas? 
Resp: 35,9W 
Qual é a espessura para uma parede de alvenaria com condutividade térmica igual a 
0,75 W/(m.K), se a taxa de calor deve ser de 80% da taxa através da parede estrutural 
composta com uma condutividade térmica de 0,25W/(m.K) e uma espessura de 
100mm? A diferença de temperatura nas duas paredes é a mesma. 
Resp.: 375mm 
A base, com 5mm de espessura, de uma panela com diâmetro de 200mm pode ser 
feita com alumínio (k=240 W/(m.K)) ou cobre (k=390 W/(m.K)). Quando usada 
para ferver água, a superfície da base exposta à água encontra-se a 110 oC. Se calor 
é transferido do fogão para a panela a uma taxa de 600W, qual é a temperatura da 
superfície voltada para o fogão para cada um dos dois materiais ? 
A base, com 5mm de espessura, de uma panela com diâmetro de 200mm pode ser 
feita com alumínio (k=240 W/(m.K)) ou cobre (k=390 W/(m.K)). Quando usada 
para ferver água, a superfície da base exposta à água encontra-se a 110 oC. Se calor 
é transferido do fogão para a panela a uma taxa de 600W, qual é a temperatura da 
superfície voltada para o fogão para cada um dos dois materiais ? 
As superfícies internas de um grande edifício são mantidas a 20 oC, 
enquanto que a temperatura na superfície externa é -20 oC. As 
paredes tem 25 cm de espessura, e foram construídas com tijolos de 
condutividade térmica de 0,6 kcal/h m oC. 
a) Calcular a perda de calor para cada metro quadrado de superfície 
por hora. 
b) Sabendo-se que a área total do edifício é 1000 m2 e que o poder 
calorífico do carvão é de 5500 kcal/Kg, determinar a quantidade de 
carvão a ser utilizada em um sistema de aquecimentodurante um 
período de 10 h. Supor o rendimento do sistema de aquecimento 
igual a 50%. 
 21.. TTL
Akq 
   C
m
mCmhKcalq
mA
o
o
2020
25,0
1)..(6,0
 
: temos,1 Para
2
2



 área dep/ 96 2mhKcalq 
a) Desprezando o efeito do canto das paredes e a condutividade térmica da 
argamassa entre os tijolos, aplica-se a equação de Fourier para paredes planas 
Portanto, o fluxo de calor transferido por cada metro quadrado de parede é : 
 
mcmLCmhKcalk
CTCT
o
oo
25,025 ..6,0
 20 20 21


b) Esta perda de calor deve ser reposta pelo sistema de aquecimento, 
de modo a manter o interior a 20 oC. A perda pela área total do 
edifício é: 
hKcalq
mA
t 96000100096 
então, 1000 2



O tempo de utilização do sistema de aquecimento é 10 horas. Neste 
período a energia perdida para o exterior é: 
KcalhhKcaltqQ
t
Qq 9600001096000.  
Como o rendimento do sistema é 50% a quantidade de calor a ser 
fornecida pelo carvão é : 
KcalQQ f 19200005,0
960000  
Cada quilo de carvão pode fornecer 5500 Kcal, então a quantidade 
de carvão é: 
Kg
KgKcal
KcalQTcarvão 3495500
1920000 
Uma barra de aço de 10,0 cm de 
comprimento é soldada pela 
extremidade a uma barra de cobre 
de 20,0 cm de comprimento. As duas 
barras são perfeitamente isoladas em 
suas partes laterais. A seção reta das 
duas barras é um quadrado de lado 
igual a 2,0 cm. A extremidade livre 
da barra de aço é mantida a 100 °C 
pelo contato com vapor d’água 
obtido por ebulição, e a extremidade 
livre da barra de cobre é mantida a 0 
°C por estar em contato com gelo. 
Calcule a temperatura na junção 
entre as duas barras e a taxa total da 
transferência de calor. 
Uma barra de aço de 10,0 cm de 
comprimento é soldada pela 
extremidade a uma barra de cobre 
de 20,0 cm de comprimento. As 
duas barras são perfeitamente 
isoladas em suas partes laterais. A 
seção reta das duas barras é um 
quadrado de lado igual a 2,0 cm. A 
extremidade livre da barra de aço é 
mantida a 100 °C pelo contato com 
vapor d’água obtido por ebulição, e 
a extremidade livre da barra de 
cobre é mantida a 0 °C por estar em 
contato com gelo. 
Calcule a temperatura na junção 
entre as duas barras e a taxa total 
da transferência de calor. 
Uma extremidade de cada barra é 
mantida a 100 °C e a outra extremidade é 
mantida a 0 °C. A seção reta das duas 
barras é um quadrado de lado igual a 2,0 
cm. Qual é a taxa total de transferência de 
calor nas duas barras? 
Uma extremidade de cada barra é 
mantida a 100 °C e a outra extremidade é 
mantida a 0 °C. A seção reta das duas 
barras é um quadrado de lado igual a 2,0 
cm. Qual é a taxa total de transferência de 
calor nas duas barras?