Exercícios de Sólido Semi-Infinito - Lista de Exercícios Resolvida

Pavimentos asfálticos podem atingir temperaturas acima de em dias quentes de verão. Considere que tal temperatura exista em todo o pavimento, quando subitamente uma tempestade reduz a temperatura da superfície para . Calcule a quantidade total de energia (por unidade de área) que será transferida do asfalto em um período de no qual a superfície é mantida a . As propriedades termofísicas do asfalto são , e .

(Adaptada) Uma placa fina de aço (, e ) está inicialmente a e é resfriada por um jato de água colidindo em uma de suas superfícies. A temperatura da água é de e o jato mantém um coeficiente de convecção na superfície elevado e aproximadamente uniforme. Considerando que a superfície é mantida à temperatura da água através do resfriamento, quanto tempo levará para a temperatura alcançar a uma distância de da superfície?

Dica: Assuma que a derivada da função em relação ao coeficiente de convecção () é sempre maior que a derivada da função .

A massa específica e o calor específico de um material plástico são conhecidos ( e ), mas sua condutividade térmica é desconhecida. Para determinar a condutividade térmica, uma experiência é realizada, na qual uma amostra fina de um material é aquecida a uma temperatura uniforme de e então resfriada pela passagem de ar a sobre uma superfície. Um termopar fixado a uma distância de abaixo da superfície registra a resposta térmica do plástico durante o resfriamento.

Se o coeficiente de convecção associado com a corrente de ar é e a temperatura é registrada após iniciar o resfriamento, qual é a condutividade térmica do material?

Um ferro para soltar cerâmica consiste em uma placa maciça mantida a por um aquecedor elétrico incorporado. O ferro é colocado em contato com uma cerâmica para promover o amolecimento do adesivo, permitindo que a cerâmica seja levantada facilmente da base na qual ela se encontra fixada. O adesivo irá amolecer suficientemente se aquecido acima de por um tempo mínimo de , mas sua temperatura não deve exceder para evitar deterioração do adesivo.

Considere a cerâmica e a base de fixação com temperatura inicial de e propriedades termofísicas equivalentes a: e .

Quanto tempo levará um trabalhador usando tal dispositivo para suspender a cerâmica?

A temperatura do adesivo irá exceder ?

Se o dispositivo tem área superficial quadrada de de lado, qual a quantidade de energia é removida do mesmo durante o tempo que leva para suspender a cerâmica?

Um bloco espesso de madeira ( e pintado de preto a é submetido a um fluxo de calor solar constante de .

Determine a temperatura da superfície exposta do bloco após .

Qual seria a sua resposta se o bloco fosse feito de alumínio?

Dados referentes ao alumínio: e .

Padrões para paredes contrafogo podem ser baseados em suas respostas térmicas a um fluxo térmico radiante especificado. Seja uma parede de concreto com de espessura (, e ), que se encontra a uma temperatura inicial de e é irradiada em uma superfície por lâmpadas que fornecem um fluxo térmico uniforme de . A absortividade da superfície em relação à radiação é . Se as exigências de construção ditam que as temperaturas nas superfícies irradiada e não-irradiada, após de aquecimento, não podem exceder e , respectivamente, as exigências serão atendidas?