O Fenômeno de Transferência

FEMASS – FACULDADE MIGUEL ÂNGELO DA SILVA SANTOS

CARLOS ALENCAR DOS SANTOS

PROVA P2

Fenômenos de Transferência

MACAÉ

2021

CARLOS ALENCAR DOS SANTOS

PROVA P2

Fenômenos de Transferência

Prova de avaliação referente a P2 da matéria Fenômenos de Transferência da Faculdade Miguel Ângelo da Silva Santos, ministrada pelo professor Nicolas Mota no primeiro semestre de 2021.

MACAÉ, RJ

2021

Sumário

1.        INTRODUÇÃO        5

1.1 Explicar quais são os mecanismos físicos associados à transferência de calor por condução, convecção e radiação.        5

1.2 Explicar o balanço de energia e sua importância na resolução de problemas de Fenômenos de Transportes.        5

1.3 Explicar a diferença entre um fluxo térmico e uma taxa de transferência de calor. Evidenciar as unidades de medida.        5

1.4 Explicar o que é um gradiente de temperatura. Evidenciar as unidades de medida. Dizer qual é a relação entre fluxo térmico e gradiente de temperatura.        6

1.5 Definir a condutividade térmica. Evidenciar suas unidades. Responder: Qual o papel desempenhado por ela na transferência de calor?        6

1.6 Explicar a lei de Fourier. Citar sua equação generalizada.        6

1.7 Explicar o significado físico da difusividade térmica. Mostrar como ela é definida e quais são suas unidades.        7

1.8 Explicar a lei do resfriamento de Newton.        7

1.9 Explicar a importância do papel desempenhado pelo coeficiente de transferência de calor por convecção na lei do resfriamento de Newton.        7

1.10 Explicitar a equação de difusão do calor em coordenadas cartesianas e os principais casos que estudamos nos quais ela se torna simplificada.        8

1.11 Explicar o significado físico de cada termo que aparece na equação do calor.        8

1.12 Escrever a equação de difusão do calor em coordenadas cilíndricas e esféricas (Não é obrigatório deduzir).        9

1.13 Para a condução unidimensional, em regime estacionário, sem geração de calor, qual é a forma da distribuição de temperaturas em uma parede plana?        9

1.14 Citar alguns exemplos de geração de energia térmica.        10

1.15 Explicar o que é a resistência térmica, como ela é definida e dizer quais são suas unidades. Mostrar por meio de um exemplo, a aplicação da ideia de circuitos térmicos em uma parede composta.        10

1.16 Para a condução através de uma parede plana, escrever a expressão da resistência térmica.        11

1.17 Explicar o que é uma resistência de contato e dizer como ela é afetada pela rugosidade das superfícies em contato.        11

1.18 Explicar o que é uma aleta e dizer qual é o objetivo esperado com a colocação de aletas em uma superfície.        12

1.19 Dissertar sobre a eficácia da aleta, dizendo também qual é a faixa de valores possíveis e sob quais condições as aletas são mais eficazes.        12

1.20 Dissertar sobre a eficiência da aleta, dizendo também qual é a faixa de valores possíveis e sob quais condições a eficiência será grande.        12

1.21 Responder: qual é a interpretação física do número de Biot?        13

1.22 Explicar sob quais condições o método dos parâmetros concentrados pode ser usado para prever a resposta transiente de um sólido a uma mudança no seu ambiente térmico.        13

1.23 Quais parâmetros determinam a constante de tempo associada à resposta térmica transiente de um sólido via capacitância global?        13

1.24 Explicar o que é um escoamento externo e um escoamento interno.        13

1.25 Pesquisar e explicar o que é convecção natural, convecção forçada e convecção mista.        14

2.        REFERÊNCIAS        15

1. INTRODUÇÃO

O trabalho em questão foi feito com o intuito de avaliar nosso aprendizado assim como fixar os conteúdos ministrados. Segue abaixo os tópicos relacionados para a explicação.

1.1 Explicar quais são os mecanismos físicos associados à transferência de calor por condução, convecção e radiação.

A transferência de calor por condução ocorre por meio de um meio estacionário. Quando há um gradiente de temperatura, o calor se difunde pelas moléculas e átomos do meio. Quando o meio se move, o calor é transferido por convecção. O movimento de um fluido (líquido ou gás) transfere calor do fluido mais quente para o fluido menos quente. Por outro lado, quando qualquer objeto de temperatura diferente de zero emite energia na forma de ondas eletromagnéticas, ocorre radiação. Portanto, a radiação é o único processo que pode ocorrer no vácuo e é mais eficaz no vácuo.

1.2 Explicar o balanço de energia e sua importância na resolução de problemas de Fenômenos de Transportes.

O balanço de energia vem da primeira lei da termodinâmica, na qual a energia do sistema deve ser conservada. Portanto, a única maneira pela qual a energia muda no sistema é se a energia cruza os limites do sistema. Esta lei é muito importante no fenômeno de transmissão, pois através dela podemos encontrar a energia térmica e mecânica envolvida nos problemas de engenharia, desde o calor até a quantidade de movimento do sistema (geração de energia).

1.3 Explicar a diferença entre um fluxo térmico e uma taxa de transferência de calor. Evidenciar as unidades de medida.

Fluxo de calor é a quantidade de calor transferida em um determinado tempo, Q/t, ou em unidades de J/s (W), Btu/h, cal/s. Por outro lado, a taxa de calor é a quantidade de calor que passa por uma determinada área em um determinado momento, ou seja, o fluxo de calor pela superfície, geralmente expresso em W/m², Btu/ft².h ou cal/m².s .