Questões de Concurso sobre Transferência de Calor (Condução, Convecção e Radiação)

Considere que um aquecedor de água elétrico (boiler), cuja potência é 1 kW, tenha capacidade para 172 litros de água. Supondo que esteja cheio a uma temperatura de 20°C, o tempo necessário para que a temperatura da água chegue a 60°C, em horas, é:

Admitir: ausência de perdas

1 kWh = 860 kcal

cágua=1,0 cal/g° C

Após a leitura do enunciado apresentado a seguir, identifique a afirmação correta:

Quando estudamos os fenômenos de transferência de calor, o fluxo de energia que resulta do processo de transferência de calor por condução em um sólido é proporcional à diferença de temperatura à qual está submetido e à área transversal por onde o calor é transmitido, e inversamente proporcional ao comprimento percorrido, como pode ser verificado pela equação abaixo.

q = -kA$\frac{\Delta t}{L}$

No Sistema Internacional de unidades (SI) a condutividade térmica [k] é expressa em:

Na Termodinâmica, são mecanismos da transferência de calor:

Observe as figuras a seguir

O sistema acima é formado por duas placas quadradas, uma de silício e uma de alumínio, este com coeficiente de condutividade térmica K e espessura L. Entre essas placas existe uma junta de resina epóxi, A superfície de cada placa é refrigerada a ar (com temperatura constante T${}_{\infty }$ e coeficiente convectivo h). Admita que R_t" é a resistência térmica da interface de silício/alumínio, contendo o epóxi entre esses dois materiais. Despreze os efeitos radiativos e a resistência térmica da placa de silício (placa isotérmica). Determine a expressão para a temperatura T_s da placa de silício que absorve um fluxo de calor unidimensional q_s" (em regime permanente) e, a seguir, assinale a opção correta.

A diferença média logarítmica de temperaturas (LMTD) de um trocador de calor de correntes opostas, em que o fluido quente entra a 110°C e sai a 80°C, enquanto o fluido frio entra a 20°C e sai a 90°C, é

Sobre Termodinâmica, considere as seguintes afirmações:

I. Entropia é a soma da energia interna com o produto da pressão pelo volume.

II. Para qualquer sistema que opere em um ciclo termodinâmico, é impossível transferir energia na forma de trabalho para a sua vizinhança trocando calor com um único reservatório térmico.

III. Em um ciclo padrão a ar Otto, a compressão e a expansão são tratadas como processos isentrópicos.

Está correto o que se afirma APENAS em

Considere uma parede plana de duas camadas conforme figura abaixo.

A primeira camada tem espessura e₁ e condutividade térmica K₁. A segunda camada tem espessura e₂ e condutividade térmica K₂. Ambas têm área de troca térmica A. A camada 1 tem contato à esquerda com um fluído i que possui temperatura T_i e coeficiente de troca por convecção (ou coeficiente de película) h_i. A face A tem temperatura superficial T_a e a face B tem temperatura superficial T_b. Sabe-se que T_i >T_a>T_b. Nestas circunstâncias, o coeficiente global U de transferência de calor entre o fluído i e a face B é:

Sobre os mecanismos de transferência de energia entre sistemas termodinâmicos e sua vizinhança, qual afirmativa é INCORRETA?

_{Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 5ª. ed. São Paulo-SP: McGraw-Hill, 2006.}

O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão a diferentes temperaturas e se encontram separados por uma parede sólida, ocorre em muitas aplicações de engenharia. Em relação às fases do fluido circulante, os trocadores de calor dividem-se em trocadores de calor monofásicos, onde não há mudança de fase no fluido a ser refrigerado ou aquecido, e os multifásicos, onde há mudança de estado físico do fluido. A alternativa que apresenta um tipo de trocador monofásico seguido de outro multifásico, respectivamente, é:

O Regenerador é um tipo de trocador de calor classificado como:

Um bloco de 20kg se desloca horizontalmente a 15m/s. Um freio é acionado e imobiliza totalmente esse bloco num movimento horizontal que apresenta desaceleração constante.. A energia da frenagem é integralmente transferida para 0,25kg de água que está inicialmente a 25°C e à pressão constante de 101,3kPa (ao nível do mar). Considere que todos os processos ocorrem à pressão constante, admita que a temperatura do bloco não varie ao longo do processo e adote Cp = 4,18kJ/(kg.K) como sendo o calor específico da água a 25°C e à pressão constante. Nessas condições e utilizando o critério de arredondamento na segunda casa decimal, calcule, respectivamente, a energia dissipada devido à frenagem (em kJ) e o aumento na temperatura da água (em °C), e assinale a opção correta.

Após a leitura do enunciado apresentado a seguir, identifique a afirmação correta:

Em um sistema, quando um gás realiza um processo reversível no qual há transferência de calor, o processo normalmente ocorre de tal forma que a curva log P versus log V é representado em uma linha reta. Para tal processo “PVn= constante” este processo é chamado de:

Uma parede de dois metros de altura por três metros de largura, composta por uma camada de madeira e uma de poliestireno, divide a sala quente (a 35º) da sala fria (a 10º). A camada de madeira tem espessura de 20 mm e condutividade térmica de 0,15 W . m^-1 . K^-1, e a de poliestireno tem 10 mm e 0,025 W . m^-1.K^-1 . Considerando apenas o efeito da condução, qual é o valor que mais se aproxima do fluxo de calor por metro quadrado entre os ambientes através da referida parede?

_{Fonte: INCROPERA, F. P.; DEWITT, D. P.; BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 6a. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.}

O método de Bell-Delaware é um dos métodos de projeto de trocadores

O fator de forma de uma superfície plana para ela mesma é

É possível tirar várias conclusões importantes a partir da relação da eficácia de uma aleta suficientemente longa de seção transversal uniforme sob condições permanentes. Uma delas é que o uso de aletas é mais eficaz em aplicações que envolvem um baixo coeficiente de transferência de calor por convecção.

Assim, entre um líquido e um gás, o uso de aletas é mais facilmente justificável quando o meio é um

Uma tubulação industrial de aço inoxidável possui 40 mm de diâmetro interno e 5 mm de espessura de parede. Essa tubulação transporta um fluido a 200°C e um fluido externo a uma temperatura de 115°C.

Sabendo que o coeficiente de condução térmica do material isolante é igual a 0,2 W/m°C e o coeficiente de convecção na parede externa é de 4,0 W/m2°C, a máxima transferência de calor entre o tubo e o meio externo é igual a, aproximadamente,

No processo de convecção o calor é:

Um sistema executa um ciclo de potência reversível para o qual a temperatura média de adição de calor é 552°C, e a temperatura média na qual o calor é descarregado é 57°C.

A eficiência térmica máxima desse ciclo, conhecida como eficiência de Carnot, em porcentagem, é de

O fator j de Colburn para transferência de massa é um adimensional que resulta da combinação dos números de