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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 76

A densidade e o calor específico de um material plástico são conhecidos (p = 950 kg/m3 , cp — 1100 J/(kg-K)), mas a sua condutividade térmica é desconhecida. Para determinar a condutividade térmica, é efetuado um experimento no qual uma espessa amostra do material é aquecida até uma temperatura uniforme de 100°C e, então, resfriada pela passagem de ar a 25°C sobre uma superfície. Um termopar instalado a uma distância de xm = 10 mm abaixo da superfície registra a resposta térmica do plástico durante o resfriamento.

Se o coeficiente convectivo associado ao escoamento do ar for de h — 200 W/(m2 K) e uma temperatura de 60°Cfor registrada após 5 min do início do resfriamento, qual é a condutividade térmica do material?

Passo 1

Fala aí galerinha? Tudo bem com vocês? Bora pra cima! O que sabemos das condições iniciais?

Temperatura inicial, densidade e calor específico de um material. Coeficiente de convecção e

temperatura do fluxo de ar. Tempo para o termopar incorporado atingir uma temperatura prescrita. Show, então a gente pode adotar a resposta térmica da amostra, dada por:

Onde, para x = 0,01   m e t = 300 s ,

T x , t - T i T ∞ - T i = 0.533

Logo,

k = 0.45   W / m ⋅ K

Com

α = 4.30 × 10 - 7   m 2 / s

Resposta

k = 0.45   W / m ⋅ K

Com

α = 4.30 × 10 - 7   m 2 / s

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