Qual deve ser a espessura de isolamento para que uma parede de transporte 20 W e mantenha uma diferença de temperatura de ? As superfícies interna e externa da parede estão em contato com ar cujo coeficiente de convecção é igual a .
Escolha uma opção:
a.
75 mm
b.
Nenhuma das alternativas
c.
50 mm
d.
100 mm
e.
25 mm

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem uma parede de 1 metro quadrado com uma condutividade térmica . A ideia é descobrir qual a espessura do isolamento necessária para que essa parede transporte 20 watts de calor e mantenha uma diferença de temperatura de . Além disso, as superfícies interna e externa da parede estão em contato com o ar, que tem um coeficiente de convecção . Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução e convecção.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que o calor pode passar pela parede de duas maneiras principais: condução (através do material da parede) e convecção (nas superfícies interna e externa da parede). Para calcular a transferência total de calor, vamos considerar as resistências térmicas dessas duas formas.
A taxa de transferência de calor está relacionada à diferença de temperatura e à resistência térmica total pela fórmula:

Passo 3

A resistência térmica total é a soma das resistências térmicas de convecção na superfície interna ( ), condução através da parede ( ) e convecção na superfície externa ( ):

Passo 4

Vamos calcular cada uma dessas resistências:
  1. Resistência de convecção interna:
  1. Resistência de condução através da parede:
  1. Resistência de convecção externa:

Passo 5

Agora, somamos todas as resistências para obter a resistência total:

Passo 6

Sabemos que a taxa de transferência de calor e a diferença de temperatura . Usando a relação:
substituímos os valores:

Passo 7

Vamos resolver para :

Resposta

A espessura do isolamento deve ser de 25 mm.

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Um mol de um gás ideal se expande isotérmica e irreversivelmente contra a pressão atmosférica. Sendo o volume inicial, o volume final, e a temperatura do gás, calcule a variação de entropia do sistema, do exterior e do universo.
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1-Você deve trocar o isolamento térmico da parede externa de um dormitório, de modo a garantir uma diferença de temperatura de, no mínimo, entre o meio externo (mais quente) e o meio interno (mais frio) e têm três opções possíveis:
  • Possibilidade 1: Isolar com uma placa de 20 mm usando um material com ;
  • Possibilidade 2: Isolar com uma placa de 15 mm usando um material com ;
  • Possibilidade 3: Isolar com duas placas (placas compostas) sendo a placa externa de 5 mm usando o mesmo material da possibilidade 1 e a outra placa (a placa interna) também com 5 mm mas com o material da possibilidade 2 .
    Você pode ainda introduzir um ventilador do lado interno, aumentando o valor de de 2 para .K. Qual a alternativa que causa o menor fluxo de calor através da parede? A área da parede é igual a e .
    Escolha uma opção:
    a.
    Possibilidade 3 sem ventilador
    b.
    Possibilidade 1 sem ventilador
    c.
    Possibilidade 2 sem ventilador
    d.
    Possibilidade 1 com ventilador
    e.
    Possibilidade 2 com ventilador
    f.
    Possibilidade 3 com ventilador
Você deverá estudar a fonte de ruído de um propulsor de um navio que possui velocidade de rotação de 200 rpm e, para isto, usará um modelo de escala 9 vezes menor do que o real.
Sabendo que os números adimensionais importantes do problema são Reynolds, Re, e Froude, Fr , quais os valores: (a) da velocidade de rotação do propulsor do modelo, , e (b) da razão entre a viscosidade cinemática do fluido utilizado no modelo, , e a viscosidade cinemática da água, (ou seja, do problema real)?
Obs: faça em que é um comprimento característico, a velocidade de rotação e a velocidade característica para Re e Fr.
Escolha uma opção:
a.
e
b.
e
C.
e
d.
e
e.
e