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Transferência de Calor

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A equação geral da condução de calor é baseada em uma vasta evidência experimental e sua dedução é feita a partir de um balanço de energia em um elemento infinitesimal de volume, geralmente em coordenadas retangulares, cilíndricas e esféricas.
Com base nos termos da equação geral da condução de calor, analise as sentenças a seguir:
I- O termo 'alfa' da equação geral da condução de calor é a difusividade térmica.
II- O termo 'g' da equação geral da condução de calor é a geração de calor interna por unidade de volume.
III- O termo de geração de calor só está presente na equação geral da condução de calor quando o fenômeno ocorre em estado (regime) permanente.
A Somente a sentença III está correta.
B As sentenças I e III estão corretas.
C Somente a sentença II está correta.
D As sentenças I e II estão corretas.

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Avaliação II - Individual EMC11

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Ed

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Vamos analisar cada sentença: I- O termo 'alfa' da equação geral da condução de calor é a difusividade térmica. Correto. Alfa (α) representa a difusividade térmica, que é a razão entre a condutividade térmica e o produto da densidade pelo calor específico. II- O termo 'g' da equação geral da condução de calor é a geração de calor interna por unidade de volume. Correto. O termo 'g' representa a geração volumétrica de calor interna. III- O termo de geração de calor só está presente na equação geral da condução de calor quando o fenômeno ocorre em estado (regime) permanente. Incorreto. A geração de calor pode estar presente tanto em regime transiente quanto em regime permanente. Portanto, as sentenças corretas são I e II. Resposta correta: D) As sentenças I e II estão corretas.

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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, que podem ser aplicadas para fenômenos de condução de calor unidimensional, com ou sem geração de calor interna, condutividade térmica (k) constante e no estado transiente e estado permanente. 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.
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 III - I - II.
D II - III - I.

Durante o movimento de um fluido, quando ele escoa sobre uma superfície sólida, a camada de fluido adjacente à superfície tem uma velocidade menor do que a camada mais afastada.
Sobre como esse fenômeno é conhecido, assinale a alternativa CORRETA:
A Aletas de transferência de calor.
B Radiação térmica.
C Convecção forçada.
D Convecção natural.

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.

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 de 1ª espécie são as que especificam a temperatura nas fronteiras do sistema.
( ) As condições de contorno de 2ª espécie são as que envolvem a troca de calor por convecção nas fronteiras do sistema.
( ) As condições de contorno de 3ª espécie são as que especificam o fluxo de calor conhecido nas fronteiras do sistema.
a) V - F - F.
b) V - V - F.
c) F - F - V.
d) F - V - V.

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 encontrar a solução particular do problema de condução de calor, expresso na equação da distribuição de temperatura.
( ) O processo de integração da equação geral da condução de calor unidimensional em estado (regime) transiente gera uma constante de integração para o termo transiente da equação, geralmente especificado pela condição inicial do problema (temperatura no tempo igual a zero).
( ) O processo de integração da equação geral da condução de calor unidimensional em estado (regime) transiente não gera constantes de integração (C1 e C2) para a direção do sistema de coordenadas geométricas na equação da distribuição de temperatura.
a) V - F - F.
b) F - V - F.
c) F - F - V.
d) V - V - F.

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.
Analise a condução de calor unidimensional sem geração em regime permanente na parede ilustrada e avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas:

I- Em x=0, temos duas condições de contorno definidas, uma de 1ª espécie e outra de 2ª espécie, que permitem determinar a temperatura da parede em x=L.

PORQUE

II- Especificar duas condições de contorno na mesma superfície (x=0) resultará em uma solução única para a equação da distribuição de temperatura pela espessura da parede, T(x), que poderá ser usada para determinar a temperatura da parede em x=L.
I- Em x=0, temos duas condições de contorno definidas, uma de 1ª espécie e outra de 2ª espécie, que permitem determinar a temperatura da parede em x=L.
II- Especificar duas condições de contorno na mesma superfície (x=0) resultará em uma solução única para a equação da distribuição de temperatura pela espessura da parede, T(x), que poderá ser usada para determinar a temperatura da parede em x=L.
A A asserção II é uma proposição falsa e a asserção I é uma proposição verdadeira.
B As asserções I e II são proposições falsas e a asserção II não é uma justificativa correta da asserção I.
C As asserções I e II são proposições verdadeiras e a asserção II é uma justificativa correta da asserção I.
D A asserção I é uma proposição falsa e a asserção II é uma proposição verdadeira.