A TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Exercícios – Transferência de calor

Questão 1: Considere uma pessoa em pé em uma sala a 20°C com superfície exposta de 1,7 m². A temperatura corporal interna do corpo humano é 37°C, e a condutividade térmica do tecido humano perto da pele é de cerca de 0,3 W/m.K. O corpo perde calor a taxa de 150 W. Tomando a temperatura corporal 0,005 m abaixo da pele como sendo 37°C, a temperatura da pele desta pessoa será de aproximadamente:

1. 33,5°C
2. 37,5°C
3. 31,5°C
4. 35,5°C
5. 29,5°C

[pic 1]  ∴ [pic 2]  resolvendo temos T ≅ 35,5ºC

Questão 2; Considere uma batata de 8 cm de diâmetro, inicialmente a 20°C, com condutividade térmica de 0,49 W/m.K. A batata é resfriada com ar refrigerante a 5°C e velocidade de 1 m/s (h = 19,1 W/m².K). A taxa

Inicial de transferência de calor a partir da batata será de:

1. 518W
2. 5,8W
3. 8,5W
4. 595 W
5. 10W

[pic 3]

Questão 3: A maioria das correlações para coeficiente de transferência de calor por convecção utiliza o número adimensional de Nusselt, que é definido como:

1. h/k
2.  k/h
3. h.Lc/k
4. k.Lc/h
5. k/cp

Alternativa C

Questão 4: Qual o significado físico do número de Nusselt?

1. Número de Nusselt representa um coeficiente adimensional da transferência de calor por convecção que apresenta uma deficiência da taxa de transferência de calor através de uma camada de fluido como resultado de convecção em relação à condução do outro lado da mesma camada de fluido.
2. Número de Nusselt é uma função matemática da camada limite termofluídodinâmica que representa a taxa de calor por radiação.
3. Número do Nusselt é apenas um número e, como todo número, não tem significado físico.
4. Número de Nusselt é um parâmetro que demonstra quantas vezes maior a condução é em relação à convecção,
5. Número de Nusselt representa um coeficiente adimensional da transferência de calor por convecção que apresenta uma melhoria da taxa de transferência de calor através de uma camada de fluido como resultado de convecção em relação à condução do outro lado da mesma camada de fluido.

Alternativa E

Questão 5: Considere uma parede de tijolos de 3 m de altura, 6 m de largura e 0,25 m de espessura, cuja condutividade térmica é 0,8 W/m.K. Em um determinado dia, a diferença de temperatura entre as superfícies interna e externa é de 9ºC. A taxa de perda de calor através desta parede será de aproximadamente:

1. 518W
2. 256W
3. 123W
4. 64W
5. 1036W

[pic 4]  Alternativa A

Questão 6: O calor perdido permanentemente através de uma janela de vidro com 6 m2de área, 0,005 m de espessura e condutividade térmica de 0,7 W/m K.As temperaturas das superfícies interna e externa do vidro são de 12°C e 9°C. A taxa de perda de calor por condição através do vidro será de aproximadamente:

1. 17600W
2. 2520 W
3. 1256W
4. 5040W
5. 420 W

[pic 5]  Alternativa B

Questão 7: A eficiência de uma aleta é definida como a razão entre a transferência real de calor da aleta e:

1. A transferência de calor a partir da mesma aleta com ponta adiabática.
2. A transferência de calor a partir da aleta equivalente que é infinitamente longa.
3. A transferência de calor a partir da mesma afeta se a temperatura ao longo de todo seu comprimento é a mesma que a temperatura base.
4. A transferência de calor através da superfície de base da mesma aleta.
5. Nenhuma das alternativas anteriores está correta.

Alternativa E

Questão 8: Uma superfície quente a 80ºC no ar a 20°C deve ser resfriada fixando-se aletas cilíndricas de 10

cm de comprimento e diâmetro de 1cm. O coeficiente combinado de transferência de calor é 30 W/m²K e a transferência de calor a partir da ponta da aleta é desprezível. Considerando que a eficiência da aleta é 0,75

a taxa de perda de calor a partir de 100 aletas é:

1. 325W
2. 707W
3. 566W
4. 424 W
5. 754 W

[pic 6]        sendo [pic 7] a área das 100 aletas.

[pic 8] ∴  [pic 9] Alternativa D

Questão 9: Um tanque esférico de 5m de diâmetro está cheio de oxigênio líquido (d = 1141 kg/m³, Cp

= 1710 J/kg°C) a -184°C. Observa-se que a temperatura média do oxigênio aumenta para -183°C em um período de 144 horas. A taxa média de transferência de calor para o tanque é:

1. 124W
2. 185W
3. 246W
4. 348 W
5. 421 W

Volume do tanque [pic 10]; massa de O2 [pic 11]

Quantidade de calor [pic 12]

Fluxo [pic 13] Alternativa C

Questão 10: Considere uma batata assada quente. A batata esfriará mais rápido ou mais devagar quando soprarmos ar morno proveniente de nossos pulmões, em vez de deixá-la esfriar naturalmente ao ar mais frio ambiente? Qual melhor alternativa explica o ocorrido?

1. A batata manterá a temperatura, pois o ar soprado também é quente.
2. A batata resfriará mais rapidamente quando exposta ao ar frio ambiente, devido ao grande gradiente de temperatura.
3. A batata resfriará mais rapidamente quando exposta ao ar frio ambiente, devido ao grande gradiente de temperatura e por apresentar um processo de condução na troca de calor.
4. A batata resfriará mais rapidamente quando ar morno for soprado, pois apesar de haver um pequeno gradiente de temperatura, o ar está em movimento, o que melhora o processo de convecção.
5. A batata resfriará mais rapidamente quando ar morno for soprado, pois apesar de haver um pequeno gradiente de temperatura, o ar está em movimento, o que piora o processo de convecção, mas melhora o processo de radiação.

Alternativa D

Questão 11: Considere duas paredes, A e B, com as mesmas áreas e com as mesmas quedas de temperatura através da espessura. A razão das condutividades térmicas é kA/ kB = 4, e a razão de espessuras das paredes é LA/LB = 2. A razão das taxas de transferência de calor através das paredes