A condução de calor unidimensional em determinada geometria significa que a condução de calor é predominantemente em uma direção, sendo desprezível nas outras. Aplicando o balanço de energia no elemento fino de uma parede plana durante um pequeno intervalo de tempo, deduzimos várias equações oriundas da equação de Fourier-Biot.
Com base nestas possibilidades, faça uma análise das equações apresentadas e associe os itens, utilizando o código a seguir:
I- Equação de Poisson, aplicada à condução de calor unidimensional, com geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado permanente.
II- Equação de Laplace, aplicada à condução de calor unidimensional, sem geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado permanente.
III- Equação de Fourier-Biot, aplicada à condução de calor unidimensional, com geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado transiente.
A III - II - I.
B I - II - III.
C II - III - I.
D III - I - II.
Com base nestas possibilidades, faça uma análise das equações apresentadas e associe os itens, utilizando o código a seguir:
I- Equação de Poisson, aplicada à condução de calor unidimensional, com geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado permanente.
II- Equação de Laplace, aplicada à condução de calor unidimensional, sem geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado permanente.
III- Equação de Fourier-Biot, aplicada à condução de calor unidimensional, com geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado transiente.
A III - II - I.
B I - II - III.
C II - III - I.
D III - I - II.
Respostas
Ed 
ano passado
Vamos analisar cada item e suas correspondências: I - Equação de Poisson: aplicada à condução de calor unidimensional, com geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado permanente. II - Equação de Laplace: aplicada à condução de calor unidimensional, sem geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado permanente. III - Equação de Fourier-Biot: aplicada à condução de calor unidimensional, com geração de calor interna, condutividade térmica constante em estado transiente. Agora, vamos correlacionar as equações com as descrições: 1. A Equação de Poisson é utilizada em situações onde há geração de calor interna e é válida em estado permanente. 2. A Equação de Laplace é utilizada em situações sem geração de calor interna e também é válida em estado permanente. 3. A Equação de Fourier-Biot é utilizada em situações com geração de calor interna, mas é aplicada em estado transiente. Agora, vamos analisar as alternativas: A) III - II - I: Não está correta, pois a III é transiente e a II é permanente. B) I - II - III: Não está correta, pois a I é permanente e a III é transiente. C) II - III - I: Não está correta, pois a II é permanente e a III é transiente. D) III - I - II: Esta alternativa está correta, pois a III é transiente, a I é permanente com geração de calor e a II é permanente sem geração de calor. Portanto, a alternativa correta é: D) III - I - II.
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A equação geral da condução de calor desenvolvida a partir do balanço de energia do elemento diferencial no volume não leva em consideração as condições térmicas nas fronteiras ou contorno das superfícies do elemento de volume. Portanto, precisamos inserir informações adicionais chamadas de condições de contorno e condição inicial.
Com base neste conceito, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) As condições de contorno são úteis para modelar matematicamente a equação que descreve a distribuição de temperatura por uma parede plana sujeita à condução de calor.
( ) Condições de contorno são expressões matemáticas que definem o balanço de energia no volume de controle analisado em um processo de condução de calor.
( ) O processo de integração da equação geral da condução de calor unidimensional em estado (regime) permanente gera duas constantes de integração (C1 e C2) na equação da distribuição de temperatura.
a) V - F - F.
b) F - V - F.
c) V - F - V.
d) F - V - V.
Nos estudos sobre transferência de calor por condução, a difusividade térmica representa a velocidade com que o calor se difunde por meio de um material e é definida como a razão entre o calor conduzido por meio do material e o calor armazenado no material por unidade de volume.
Com base nesta definição, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Um material com baixa condutividade térmica terá grande difusividade térmica.
( ) Um material com alta capacidade térmica terá alta difusividade térmica.
( ) Quanto maior for a difusividade térmica, mais rapidamente será a propagação de calor no material.
a) V - F - F.
b) F - F - V.
c) V - V - F.
d) F - V - V.
A definição de calor é um conceito básico importante para o estudo da termodinâmica e da transferência de calor.
Sobre a definição conceitual de 'calor' e o estudo da transferência de calor, analise as sentenças a seguir:
I- Calor é a forma de energia que pode ser transferida por uma força que age ao longo de uma distância.
II- A diferença de temperatura é a força motriz para o fenômeno de transferência de energia na forma de trabalho.
III- A transferência de calor analisa a quantidade de calor transferida, bem como informações sobre o tempo de duração do processo, caracterizando o cálculo da taxa de transferência de calor.
A As sentenças I e II estão corretas.
B Somente a sentença III está correta.
C As sentenças II e III estão corretas.
D Somente a sentença I está correta.
Um equipamento industrial de transferência de calor muito comum é o trocador de calor do tipo casco e tubo. A figura a seguir apresenta um esquema básico deste tipo de equipamento. Um dos componentes do trocador de calor casco e tubo é a chicana, também em destaque na imagem.
Com base na definição das chicanas, analise as sentenças a seguir:
I- O direcionamento do fluxo de fluido feito pelas chicanas é necessário para reduzir o coeficiente de troca térmica no equipamento.
II- As chicanas possuem geometria circular e são fabricadas em tubos de aço que dependem da pressão de operação do trocador de calor.
III- Uma das funções das chicanas é guiar o fluxo de fluido do casco para o feixe de tubos do trocador de calor, aumentando a velocidade e turbulência do escoamento.
a) Somente a sentença II está correta.
b) As sentenças I e III estão corretas.
c) Somente a sentença III está correta.
d) As sentenças I e II estão corretas.
Condução de calor é o processo de troca de energia entre uma região de maior temperatura e outra de menor temperatura pelo movimento cinético ou impacto entre as moléculas.
Com base nesta definição, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Metais têm maiores valores de condutividade térmica (k) em comparação aos gases e materiais isolantes.
( ) A condução de calor é um fenômeno de transferência que ocorre apenas em sólidos e líquidos.
( ) Para a condução de calor, a equação da taxa é conhecida como lei de Fourier.
A V - F - V.
B V - V - F.
C F - V - F.
D F - F - V.
A caldeira é um componente de equipamentos industriais classificados como geradores de vapor e aquecedores de fluidos térmicos. Com base na definição e classificação dos tipos de caldeiras, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) As caldeiras aquatubulares caracterizam-se pela passagem da água a ser aquecida pelos tubos que atravessam a região em contato com os gases quentes de combustão.
( ) As caldeiras flamotubulares podem operar com pressões superiores a pressão de operação das caldeiras aquatubulares.
( ) As caldeiras flamotubulares caracterizam-se pela passagem dos gases quentes de combustão pelos tubos que atravessam o reservatório de água a ser aquecida para produção de vapor.
a) F - V - V.
b) F - V - F.
c) V - F - V.
d) V - F - F.
Um equipamento industrial de transferência de calor muito comum é o trocador de calor do tipo casco e tubo. A figura a seguir apresenta um esquema básico deste tipo de equipamento. Um dos componentes do trocador de calor casco e tubo é a chicana, também em destaque na imagem.
Com base na definição das chicanas, analise as sentenças a seguir:
I- As chicanas são componentes básicos que definem a área de troca térmica do equipamento.
II- As chicanas são os componentes mais caros em um trocador de calor casco e tubo.
III- Uma das funções das chicanas é sustentar os tubos na posição adequada na montagem e operação.
a) Somente a sentença I está correta.
b) As sentenças II e III estão corretas.
c) Somente a sentença III está correta.
d) As sentenças I e II estão corretas.
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