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

Considere-se que um fluido, a uma temperatura $T_{\infty }$, se mova em contato com uma superfície de área A, que se encontra a uma temperatura $T_p$, e que, se $T_p>T_{\infty }$, haverá transferência de calor (q) da referida superfície para o fluido. Nesse caso, o cálculo do fluxo de calor por convecção pode ser corretamente realizado por meio da equação de Newton, $q=h\left(T_{\infty }-T_p\right)$, em que h representa o coeficiente e troca de calor por convecção em $W.m^{-2}.K^{-1}$.

Calcule o fluxo de calor através de uma parede que possui temperaturas de 25°C em uma face e 46°C na outra face, uma espessura de 16 cm e uma condutividade térmica de 40 W/mK.

Qual é o modo de transferência de calor que ocorre principalmente em sólidos, no qual a energia térmica é transferida devido à agitação das partículas no material?

Para que ocorra uma transferência de calor, seja ela por condução, convecção ou radiação, é imprescindível a existência de um meio de propagação.

O sistema de arrefecimento de um motor automotivo que funciona por meio de um radiador dotado de fluido utiliza, simultaneamente, os processos de condução e convecção de transmissão de calor, para resfriar o motor.

Para o correto dimensionamento de ambientes climatizados é necessário o cálculo da carga térmica do ambiente. A temperatura da superfície externa das paredes de uma sala está a 34 ºC.

Dados:

Dimensões da sala: 4 x 4 m

Altura: 2,5 m

Espessura da parede: 20 cm

Condutividade térmica da parede: $0,2\frac{kcal}{hmºC}$

Se a superfície interna das paredes está a 20ºC, qual é o fluxo de calor que passa pelas paredes em kcal/h?

A carga térmica (calor sensível) em kcal/h de um motor elétrico que tem eficiência de 81% e apresenta potência nominal de 2,0CV é de

Analise as afirmativas abaixo sobre termodinâmica.

1. Os sistemas não possuem trabalho ou calor, isto é, ambos não são propriedades termodinâmicas.

2. O trabalho e o calor estão associados a um processo e não a um estado.

3. Trabalho e calor são fenômenos de fronteira.

4. O trabalho e o calor são responsáveis pela transferência de energia entre o sistema e sua vizinhança.

Assinale a alternativa que indica todas as afirmativas corretas.

O movimento de um fluido acelera o processo de transferência de calor quando um fluido mais frio fica em contato com uma superfície mais quente, por exemplo. Essa transferência dá-se em simultâneo com a transferência de calor ao nível molecular (por condução).

Uma cobertura isolante térmica aplicada sobre o duto deve ser suficientemente porosa para permitir o contato entre o ar externo e a superfície do duto. Esse fato favorece o isolamento térmico, porque o ar possui baixa condutividade térmica.

A entropia é uma função de estado que obedece ao princípio de minimização, ou seja, em um estado de equilíbrio termodinâmico e satisfeitas as restrições impostas ao sistema, a entropia será sempre a mínima possível.

Um trocador de calor apresenta taxa de transferência de calor e DTML respectivamente iguais a 576 kW e a 150o C. Admita que esse trocador tenha fator de correção igual a 0,8 e coeficiente de transferência de calor global igual a 2.400 W/(m^2.oC).

Qual é o valor, em m2 , da área necessária de transferência de calor?

Um material de alta refletividade pode ser utilizado em dutos para dificultar o ganho de calor por radiação.

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma a seguir.

( ) Para substâncias incompressíveis (líquidos e sólidos), os calores específicos a pressão constante e a volume constante são idênticos e denotados por c (cv = cp = c).

( ) O calor específico é definido como a energia necessária para elevar em um grau a temperatura de uma unidade de massa de uma substância. Caso a substância se encontre no estado gasoso, essa quantidade de energia depende de como o processo é executado.

( ) A eficiência térmica de uma máquina térmica é calculada pela razão entre o trabalho líquido produzido e a energia rejeitada pela máquina.

( ) O calor específico a pressão constante é sempre maior que o calor específico a volume constante.

( ) A área sob a curva de um processo em um diagrama T_-s é igual, em magnitude, ao trabalho realizado durante um processo de compressão ou de expansão em quase-equilíbrio de um sistema fechado.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é

Preencha a lacuna abaixo.

Considere um processo unidimensional de condução de calor estacionário através de uma laje sólida com espessura de 10 cm. O lado de alta temperatura A tem temperatura superficial de 80°C, e a taxa de transferência de calor por unidade de área para o lado de baixa temperatura B é de 4,5 kW/m². A condutividade térmica da placa é de 15 W/mK. A taxa de geração de entropia por unidade de área durante o processo de transferência de calor é de _______ W/m²K.

O número que preenche corretamente a lacuna é:

A temperatura da carcaça de um trocador de calor indica perda de calor para o ambiente. Sabe-se que:

• corrente quente:

Capacidade térmica = 2 kJ/K.s

Temperatura de entrada no trocador: 95 ºC

Temperatura de saída no trocador: 45 ºC

• corrente fria:

Capacidade térmica = 3 kJ/K.s

Temperatura de entrada no trocador: 25 ºC

Temperatura de saída no trocador: 55 ºC

Com essas informações, a quantidade de calor perdida para o ambiente, em kW, é igual a

Sistemas termodinâmicos fora do equilíbrio tendem a caminhar irreversivelmente para o estado de equilíbrio; e o aumento de entropia indicará o sentido espontâneo do processo.

Suponha-se que um tanque esférico de aço — representado na figura a seguir — com diâmetro interno 0,5 m e 5 mm de parede e com isolamento térmico composto por duas camadas de material isolante, seja usado para armazenar nitrogênio líquido, cujo ponto de ebulição é −196 °C. Suponha-se, também, que a esfera esteja em um ambiente atmosférico cuja temperatura seja 20 °C.

Com base na hipótese apresentada e considerando-se que a resistência térmica absoluta combinada da parede/isolamento/ar seja 0,6 K/W, é correto afirmar que será transferido calor ao nitrogênio líquido à taxa de 360 W.

Em geral, a condutividade térmica dos gases é maior que a dos líquidos, e a destes é menor que a dos sólidos.

Durante a mudança de estado físico de uma substância, o calor transferido é utilizado, em quase sua totalidade, para essa transformação.