Lista 2- Transferência e calor

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DISCIPLINA: Transferência de Calor 
PROF.: Rafael S. Díaz 
ALUNO: 
Lista 2 
 
 
1 – Determine a equação para o fluxo de calor em uma parede plana na qual a condutividade térmica 
varia com a temperatura de acordo com a seguinte função: k=a+b.T 
 
2 –Uma parede de 5 m2 de área transversal, composta por dois materiais, aço carbono 1010 (espessura 
de 25 cm) e isolante com k = 1 W/m.K, (de espessura a ser determinada) são colocados justapostos 
para separar dois meios. De um lado da parede, tem-se os gases da combustão a 600 0C e coeficiente 
de troca de calor por convecção igual a 500 W/m2.K e do outro, temos ar a 25 0C e h = 30 W/m2.K. 
Sabendo-se que as normas ambientais limitam a liberação de energia à taxa de 4200 W/m2, pede-se 
determinar a espessura da placa de isolante, sabendo-se que ele está disponível no almoxarifado em 
duas espessuras: 8 cm e 15 cm. Em seguida, nas condições desejadas, determine a temperatura da 
interface aço-isolante, desprezando a resistência térmica de contato. 
 
3 –A superfície exposta (x=0) de uma parede plana com condutividade térmica k encontra-se sujeita a 
radiação de microondas que causa um aquecimento volumétrico que varia conforme, 
 
 
onde (W/m3) é uma constante. A fronteira em x=L está perfeitamente isolada, enquanto 
asuperfície exposta é mantida a uma temperatura constante Te. Determine a distribuição de 
temperatura T(x) em termos de x,L, qe e Te. 
 
 
4 – Um ferro de engomar com uma base plana de área 120 cm2 é submetido a um fluxode calor de 
1500 W na superfície esquerda e a uma temperatura especificada de 90ºC na superfície direita (veja 
esquema). Escreva a equação de condução de calor para este caso sabendo que a espessura da placa é 
de L=0,8 cm e que o coeficiente de condutibilidade térmica k= 25 W/m°C. Determine a temperatura 
na superfície esquerda e a variação de temperatura na base do ferro. 
 
CENTRO FEDERAL 
DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGIGA CELSO SUCKOW DA FONSECA 
 
UNED NOVA IGUAÇÚ 
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5 – Uma placa de aço inoxidável 304, de 1,2 m de espessura, dissipa energia à taxa de uo”’ W /m3, 
constante. A temperatura na face esquerda da placa é de 150C e na face direita, a temperatura é 100C. 
Determine o valor de uo”’ para que o calor trocado pela face esquerda seja nulo. Nesta condição, qual 
é o calor trocado na face da direita? 
 
6 – Aplicar os conceitos de mudança de variáveis e deduzir, a partir da equação de difusão em 
coordenadas cartesianas, a equação da difusão em coordenadas cilíndricas e coordenadas esféricas. 
 
7 – Uma maçã,que pode ser aproximado como uma esfera de 10 cm de diâmetro é conservada numa 
geleira durante uma hora. Determine a temperatura no centro e na superfície da maçã e a taxa de 
transferência de calor da maçã, sabendo que as propriedades da maçã são k = 0,450 W/m0C, ρ= 840 
kg/m3, Cp = 3,8 kJ/kg•0C, e = 1,3 x 10-7 m2s. O coeficiente de transferência de calor por 
convecção é de 9 W/m2•0C 
 
 
 
 
8 – O tubo de um sistema de aquecimento apresentado na figura abaixo, contém 200 alhetas por 
unidade de comprimento. Compare o calor libertado pelo tubo sem alhetas e com alhetas. Determine 
a eficiência da alheta. O coeficiente de troca de calor por convecção é de 50 W/m°C e a 
condutibilidade térmica da alheta é de 142 W/m°C. 
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9 – Um dissipador de calor consiste de uma placa plana de alumínio ( k = 175 Kcal/h.m.0C ) 
deresistência térmica desprezível com aletas retangulares de 1,5 mm de espessura e 12 mm de altura, 
espaçadasentre si de 12 mm, ocupando toda a largura da placa. O lado com aletas está em contato 
com ar a 40 °C ecoeficiente de película 25 Kcal/h.m2.oC. O lado sem aletas está fixado sobre uma 
superfície a 150°C. Calculepor unidade de área da placa o fluxo de calor. 
 
 
10 –Um forno encontra-se à temperatura de 1200 K e mantêm um coeficiente convectivo de 100 
W/m2.K. Determine quanto tempo deve permanecer um eixo de aço com 0,1m de diâmetro colocado 
no interior do forno, para suas linhas de centro do aço atingirem a temperatura de 800 K?. O eixo 
entra no forno a 300 K e as propriedades à temperatura média são: k=51,2 W/mK, c=541 J/kgK 
e ρ = 7832 kg/m3.