Seja uma parede composta com altura
e espessura
. A seção
possui espessura
e as seções
e C possuem altura
e espessura
. As temperaturas na face esquerda e direita da parede são
, respectivamente. Se as superfícies superior e inferior da parede são isoladas, qual alternativa estaria relacionada à menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade?
Resposta
a.
e
b.
e
c.
e
d.
e
e.
Todas alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura
Resposta
a.
b.
c.
d.
e.
Todas alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma parede dividida em três seções: A, B e C. As medidas são dadas em milímetros e as temperaturas em graus Celsius. A ideia é descobrir qual das alternativas mostra a menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de condução de calor e resistência térmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que quando temos diferentes materiais ou seções em série na condução de calor, a taxa de transferência de calor é determinada pela resistência térmica total. A resistência térmica depende da espessura da seção, da área e da condutividade térmica do material.
Passo 3
Como as superfícies superior e inferior da parede são isoladas, o calor só passa de um lado para o outro através das seções A, B e C. Vamos considerar que todas as seções têm a mesma área de transferência de calor, então a resistência térmica total será a soma das resistências térmicas de cada seção.
Passo 4
A resistência térmica
de uma seção é dada pela fórmula:
Onde:
-
é a espessura da seção, -
é a condutividade térmica, -
é a área.
Como estamos considerando por unidade de profundidade, a área
pode ser cancelada na comparação. Então, simplificamos para:
Passo 5
Agora, vamos calcular a resistência térmica para cada alternativa fornecida:
Alternativa a:
Alternativa b:
Alternativa c:
Alternativa d:
Alternativa e:
Todas as alternativas têm resistências térmicas diferentes, então elas não levam ao mesmo fluxo de calor.
Todas as alternativas têm resistências térmicas diferentes, então elas não levam ao mesmo fluxo de calor.
Resposta
A alternativa c apresenta a menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade.
Exercícios relacionados
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
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,
Obs: faça
Escolha uma opção:
a.
b.
C.
d.
e.
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 dede 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
Água quente com temperatura igual a
escoa no interior de um duto de aço de raio interno igual a 2 cm ; de espessura igual a
e comprimento igual a 10 m . O duto está em contato com o ar ambiente, que mantém temperatura
. Sendo a condutividade térmica do aço igual a
e
, determine a temperatura na superfície externa do duto.
Resposta
a.
b.
c.
d.
e.
Resposta
a.
b.
c.
d.
e.
Uma chaminé elimina constantemente um poluente na atmosfera estagnada (velocidade do ar nula). Considerando ainda que a atmosfera apresenta pressão e temperatura constantes, qual alternativa melhor descreve este tipo de problema da distribuição do poluente?
Resposta
1.
Difusão e advecção bidimensional transiente de poluente na atmosfera
2.
Difusão transiente tridimensional de poluente na atmosfera
3.
Difusão e advecção tridimensional transiente de poluente na atmosfera
4.
Difusão e advecção tridimensional em regime permanente de poluente na atmosfera
5 .
Difusão permanente tridimensional de poluente na atmosfera
Resposta
1.
Difusão e advecção bidimensional transiente de poluente na atmosfera
2.
Difusão transiente tridimensional de poluente na atmosfera
3.
Difusão e advecção tridimensional transiente de poluente na atmosfera
4.
Difusão e advecção tridimensional em regime permanente de poluente na atmosfera
5 .
Difusão permanente tridimensional de poluente na atmosfera