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

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.

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
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
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 â, determine a temperatura na superfície externa do duto.
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