O problema apresentado descreve um projeto de revestimento cerâmico para uma peça tubular de um motor que opera em alta temperatura. A peça deve ter uma perda limiar de calor de 400 J/s e será revestida por uma camada cerâmica de área 1 m^2. A diferença de temperatura entre o interior e o exterior do tubo pode atingir no máximo 150 K e a condutividade térmica do material cerâmico que o reveste é de 0,030 W/mK. I - A espessura da camada cerâmica deverá ter 1,1 cm. Para calcular a espessura da camada cerâmica, é necessário utilizar a equação da lei de Fourier para condução de calor: Q/t = k*A*(delta T)/d, onde Q/t é a quantidade de calor por unidade de tempo, k é a condutividade térmica do material, A é a área da superfície, delta T é a diferença de temperatura e d é a espessura do material. Isolando d, temos: d = k*A*(delta T)/(Q/t). Substituindo os valores, temos: d = 0,030*1*(150)/(400) = 0,01125 m = 1,125 cm. Portanto, a sentença I está correta. II - Após um minuto de uso, a quantidade de calor cedida ao ambiente será de 2400 J. Para calcular a quantidade de calor cedida ao ambiente após um minuto de uso, é necessário utilizar a equação Q = P*t, onde Q é a quantidade de calor, P é a potência térmica e t é o tempo. Como a peça deve ter uma perda limiar de calor de 400 J/s, a potência térmica é de 400 W. Assim, a quantidade de calor cedida ao ambiente após um minuto de uso é de Q = 400*60 = 24000 J. Portanto, a sentença II está incorreta. III - Quanto maior o valor da condutividade térmica do revestimento, maior será o isolamento térmico do material revestido. Essa sentença está incorreta. Quanto maior a condutividade térmica do material, maior será a capacidade de conduzir calor, o que significa que o isolamento térmico será menor. IV - A potência térmica cedida pela peça ao ambiente será de 400 W. Essa sentença está correta. A peça deve ter uma perda limiar de calor de 400 J/s, o que significa que a potência térmica cedida ao ambiente é de 400 W. Portanto, a alternativa correta é a letra A, pois as sentenças I e IV estão corretas.
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Física Experimental V - Lab. de Física Moderna
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