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Questões de Concurso sobre Transferência de Calor (Condução, Convecção e Radiação)
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Um gás perfeito realiza o ciclo termodinâmico esquematizado no gráfico ao lado. Sobre as transformações realizadas por esse gás, considere as afirmativas a seguir.
I – A cada ciclo, ocorre a conversão de trabalho em calor.
II – A maior temperatura ao longo do ciclo é atingida no ponto Y.
III – A transformação do gás de W para X é isocórica.
É(são) correta(s) APENAS a(s) afirmativa(s)
A
I.
B
II.
C
III.
D
I e III.
E
II e III.
Duas chapas de 30 e 24 mm de espessura e condutividades
térmicas respectivamente iguais a 100 e 60 W/m °C são
colocadas em contato. As temperaturas das extremidades
livres referentes à primeira e à segunda chapa valem 300
e 100 °C, e a resistência térmica de contato é avaliada em
10-4 m2 °C/W. Empregando as ideias referentes ao circuito
térmico de condução, a taxa de transferência de calor,
em kW/m2, e a queda de temperatura no plano de contato,
em °C, valem, respectivamente,
A
2,5 e 2,5
B
25 e 2,5
C
25 e 25
D
250 e 0,25
E
250 e 25
Sobre o processo de transmissão de calor por convecção,
analise as afirmativas a seguir.
I - O número de Nusselt assintótico para o problema
de convecção forçada interna laminar, em um tubo
submetido a um fluxo de calor uniforme na sua superfície,
independe do número de Reynolds e do número
de Prandtl.
II - O número de Rayleigh é um parâmetro importante
para a avaliação do coeficiente de troca de calor por
convecção livre e é determinado como sendo o produto
do número de Grashof pelo quadrado do número
de Prandtl.
III - A determinação do coeficiente de troca de calor por
convecção forçada é feita com o auxílio do gradiente
de temperatura junto a uma superfície sólida, sendo
que esse gradiente é mais elevado em um escoamento
turbulento do que em um escoamento
laminar.
Está correto o que se afirma em
A
II, apenas.
B
III, apenas.
C
I e II, apenas.
D
I e III, apenas.
E
I, II e III.
A
55,899
B
65,899
C
189,619
D
430,137
E
435,137
Um ciclo de refrigeração, operando em regime permanente,
remove 180 kJ/min de energia, por transferência de calor,
de um espaço mantido a -45 °C e descarrega energia, por
transferência de calor, para as vizinhanças a 15 °C. Sabendo-
se que o coeficiente de desempenho do ciclo é 30%
daquele associado a um ciclo de refrigeração reversível,
operando entre reservatórios a estas duas temperaturas
e que 1 W = 1J/s, o valor da potência de entrada
necessária para o ciclo, em kW, é
A
1,25
B
2,63
C
4,00
D
6,00
E
7,40
Sabendo que o coeficiente de eficiência da máquina térmica (COE) é igual a 4 e que o calor de vaporização é igual a 200 kJ, então o calor de condensação deve ser igual a 250 kJ.
C
Certo
E
Errado
O gráfico ao lado apresenta uma transformação isobárica a 15 N/m2 de uma massa gasosa. Sabendo que a massa gasosa cedeu 70 J de calor nessa transformação, a variação de sua energia interna, em joules, foi de
A
– 40
B
– 30
C
– 20
D
20
E
40
Sobre trocadores de calor, analise as afirmativas abaixo.
I - A formação de depósitos no interior dos tubos de
um trocador de calor diminui o seu rendimento térmico,
sendo essa formação retardada se o fluido
escoar em baixas velocidades.
II - O refervedor (reboiler) é um tipo de trocador de calor
cujo objetivo é vaporizar um líquido e, usualmente,
opera em conjunto com torres de processamento
que vaporizam seus produtos de fundo.
III - Em um trocador de calor do tipo casco e tubo, recomenda-
se fazer com que a corrente de maior pressão
escoe pelo lado do tubo, pois o casco possui
menor resistência em função de seu maior diâmetro.
Está correto o que se afirma em
A
II, apenas.
B
III, apenas.
C
I e III, apenas.
D
II e III, apenas.
E
I, II e III.
Considerando que não há geração interna de calor, a distribuição de temperatura ao longo de uma linha radial na segunda camada de isolante é linear.
C
Certo
E
Errado
Um CMOS composto de cádmio possui uma forma
quadrangular medindo 4,0mm de largura e 1,5mm de
espessura e está inserido sob um substrato de alumina, que
se encontra à temperatura de 25oC. Sabe-se o CMOS tem uma
potência de entrada de 0,2W. A sua superfície superior está
sendo exposta a um fluido refrigerante a 20oC, sob um regime
permanente. O coeficiente de transferência de calor para a
convecção entre o CMOS e o fluido é de 200 W/m2.K.
Determine a temperatura da superfície do chip em oC e a
condutividade térmica do material do CMOS em W/m.K,
considerando-se que exista um contato perfeito entre o CMOS
e o substrato de alumina e que a variação de temperatura no
CMOS seja linear.
A
82,5 e 0,33
B
–42,5 e 0,88
C
50 e 0,66
D
82,5 e 0,88
E
65,5 e 0,45
Um material isolante de 0,5 cm de espessura é colocado sobre uma das superfícies de uma chapa, enquanto a outra superfície apresenta uma temperatura de 100 °C. A espessura e a condutividade térmica da chapa, respectivamente, valem 3 cm e 60 W/m °C. Supondo que a temperatura da superfície livre do isolante seja de 25 °C e que o fluxo de calor desta situação física seja de 30 kW/m2, a condutividade térmica do isolante, em W/m °C, e a temperatura na interface da chapa e o isolante, em °C, respectivamente, valem
A
0,1 e 75.
B
1,5 e 85.
C
1,7 e 85.
D
2,0 e 75.
E
2,5 e 85.
Considere as assertivas a seguir, referentes a aspectos de transferência de calor em situações de engenharia térmica.
I - Para uma parede plana submetida a um diferencial de temperatura em suas extremidades, a distribuição de temperatura unidimensional em regime permanente é sempre linear.
II - Uma possível dimensão para a resistência térmica referente a problemas envolvendo geometria cilíndrica é °C/W.
III - O método DTML (diferença de temperatura média logarítmica) é empregado na análise térmica de trocadores de calor em contra corrente e em correntes paralelas, mas não pode ser aplicado em situações envolvendo fluxo cruzado.
IV - Em problemas de convecção forçada envolvendo escoamentos de alta velocidade sobre corpos, o coeficiente de calor por convecção depende, dentre outros parâmetros, do Número de Eckert.
São corretas APENAS as afirmativas
A
I e II.
B
I e III.
C
I e IV.
D
II e IV.
E
III e IV.
A condutividade e a capacidade térmica da parede de vidro são determinantes para se calcular a velocidade com que o equilíbrio de temperatura é alcançado.
C
Certo
E
Errado
O fluxo de calor, medido em W/m 2 , é o mesmo através de todas as camadas de isolante.
C
Certo
E
Errado
A resistência térmica associada à convecção na última camada
de isolamento é tanto menor quanto maior for o raio externo do
conjunto.
C
Certo
E
Errado
Uma caixa de transmissão recebe 50kW através do eixo de
entrada e fornece potência através do eixo de saída, em uma
operação em regime permanente. Considera-se que a
transferência de calor da caixa de engrenagens para o meio
externo é por convecção, sendo o coeficiente de transferência
de calor 0,2 kW/m2.K e a condutividade térmica das
engrenagens 4,5 W/m.K. A área da superfície exterior da caixa
de transmissão é 2,0m2. A temperatura da superfície externa é
40ºC e a temperatura da vizinhança afastada das imediações
da caixa de engrenagens é 20ºC. Considerando o sistema em
análise, a taxa de transferência de calor e a potência fornecida
através do eixo de saída são, respectivamente:
A
8 kW, 42 kW.
B
–8 kW, 42 kW.
C
4 kW, –21 kW.
D
–4 kW, 21 kW.
E
–36 kW, 14 kW.
O coeficiente global de transferência de calor é definido em função da resistência térmica total à transferência de calor entre os dois fluidos envolvidos. Ao longo da operação normal de trocadores de calor, com frequência, as superfícies estão sujeitas à deposição de impurezas dos fluidos, à formação de ferrugem ou a outras reações entre o fluido e o material que compõe a parede. A consequente formação de incrustações sobre a superfície pode aumentar significativamente a resistência à transferência de calor entre os fluidos. Esse efeito pode ser levado em conta por meio da introdução de uma resistência térmica adicional, conhecida por fator de deposição cujo valor depende da(o)
A
velocidade do fluido, das condições ambientais e da efetividade do fluido.
B
temperatura de operação, da velocidade do fluido e do tempo de serviço do trocador de calor.
C
temperatura de operação, da condutividade térmica do fluido e da habilidade do operador.
D
habilidade do operador, da eficiência do trocador de calor e da espessura da parede do tubo.
E
tempo de serviço do trocador de calor, da espessura da parede do tubo e dos picos de pressão a que a tubulação está submetida.
Que modo de transferência de calor abrange a transferência de energia em virtude do movimento molecular aleatório (difusão) e a transferência de energia através do movimento global ou macroscópico de um fluido?
A
Condução.
B
Convecção.
C
Condensação.
D
Radiação.
E
Sublimação.
Indicar a afirmação correta:
A
a transmissão de calor se processa do corpo de temperatura mais baixa para o corpo de temperatura mais alta.
B
a transmissão de calor por radiação independe do material utilizado.
C
a transmissão de calor por condução independe da superfície de transmissão.
D
a transmissão de calor por convecção se deve ao movimento das correntes
O número de Nusselt pode ser interpretado como um gradiente
adimensional de temperatura na superfície sobre a qual ocorre o
escoamento e, quando determinado, fornece o coeficiente de
troca de calor por convecção.
C
Certo
E
Errado
Gerar simulado