Os Exercícios de Transferência de Calor

1. A condutividade térmica de uma placa rígida de isolante térmico é de k = 0,029 W/(m.K). A diferença de temperatura medida através da espessura de 20 mm da placa é de T1 – T2 = 100 C. a) Qual é o fluxo de calor através de uma placa de 2m x 2m deste isolante? Resolução: Q’’ = k * (T1 – T2)/L

Q’’ = (0,029 W/(m*K)) * (10 K) / (0,02m)

Q’’ = 14,5 W/ m2

b) Qual é a taxa de transferência de calor através da placa?

Resolução: Q = Q’’ * A

Q = (14,5 W/ m2) * (2m*2m)

Q = 58 W

2. Existe convecção se você estende a mão para fora de um carro em movimento ou coloca a mão dentro da água num barco em movimento. Supondo que a temperatura da superfície da mão é de 300 C, determine a convecção do fluxo de calor para:

a) Veículo com velocidade de 35 km/h, temperatura do ar externo de -50 C e coeficiente de convecção de 40 W/(m2.K).

Resolução: Ts = 300 C = 303,15K Tf = -50 C = 368,15K

Q’’=h * (Ts – Tf)

Q’’ = 40 W/(m2.K) * (303,15K – (268,15) )

Q’’ = 1400 W/m2

b) Velocidade do barco de 0,2m/s, na água a 100 C e coeficiente de convecção de 900 W/(m2.K).

Resolução Ts = 300 C = 303,15K Tf = 100 C = 283,15K

Q’’=h * (Ts – Tf)

Q’’ = 900 W/(m2.K) * (303,15K – 283,15K )

Q’’ = 18 kW/m2

Em qual condição você sente mais frio? Compare estes resultados com uma perda de calor de aproximadamente 30 W/m2, sob condições normais de uma sala.

R: É sentido mais frio com a mão na água, já que o fluxo de calor por convecção dela é maior, a perda de calor por consequência é maior, ou seja, a temperatura de superfície tende a perder calor mais rápido