2020317_193533_Exercício+Cap1

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1- Um recipiente é fabricado com poliestireno (k = 0,023 W/(m.K)), com espessura 
de 25 mm e dimensões interiores de 0,8 m X 0,6 m X 0,6 m. Sob condições 
nas quais a temperatura da superfície interna, de aproximadamente 2°C, é 
mantida por uma mistura de gelo-água e a temperatura da superfície externa 
de 20 °C é mantida pelo ambiente, qual é o fluxo térmico através das paredes 
do recipiente? Considerando desprezível o ganho de calor pela base do 
recipiente (0,8 m X 0,6 m), qual é carga térmica total para as condições 
especificadas. 
 
2- Um chip quadrado, com lado w = 5 mm, opera em condições isotérmicas. O 
chip é posicionado em um substrato de modo que suas superfícies laterais e 
inferior estão isoladas termicamente, enquanto a superfície superior encontra-
se exposta ao escoamento de um refrigerante a Tꝏ =15°C. A partir de 
considerações de confiabilidade, a temperatura do chip não pode exceder a T 
=85°C 
 
 
 
 
3- Uma placa de alumínio, com 4 mm de espessura, encontra-se na posição horizontal e a sua 
superfície inferior está isolada termicamente. Um fino revestimento especial é aplicado sobre 
sua superfície superior de tal forma que ela absorva 80 % de qualquer radiação solar nela 
incidente, enquanto tem uma emissividade de 0,25. A densidade ρ e o calor específico c do 
alumínio são conhecidos, sendo iguais a 2700 kg/m³ e 900 J/(kg · K), respectivamente. 
 
a. Considere condições nas quais a placa está à temperatura de 25 °C e a sua superfície 
superior é subitamente exposta ao ar ambiente a Tꝏ= 20 °C e à radiação solar que 
fornece um fluxo incidente de 900 W/m². O coeficiente de transferência de calor por 
convecção entre a superfície e o ar é de h = 20 W/(m² · K). Qual é a taxa inicial da 
variação da temperatura da placa? 
b. Qual será a temperatura de equilíbrio da placa quando as condições de regime 
estacionário forem atingidas? 
 
 
4- Chips, com L = 15 mm de lado, são montados em um substrato que se encontra instalado em 
uma câmara cujas paredes e o ar interior são mantidos à temperatura de Tviz= Tꝏ= 25 °C. 
Os chips têm uma emissividade ε = 0,60 e temperatura máxima permitida de Ts= 85 °C. 
a. Se calor é descartado pelos chips por radiação e convecção natural, qual é a potência 
operacional máxima de cada chip? O coeficiente convectivo depende da diferença 
entre as temperaturas do chip e do ar e pode ser aproximado por ℎ = 𝐶(𝑇𝑠 −
𝑇ꝏ)1/4 em que C = 4,2 W/(m² · 𝐾5/4). 
b. Se um ventilador for usado para manter o ar no interior da câmara em movimento e 
a transferência de calor for por convecção forçada com h = 250 W/(m² · K), qual é a 
potência operacional máxima?