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

São conhecidas três formas de transferência de calor. Numa primeira forma, a transferência se dá entre uma ou mais substâncias que estão em contato direto, ou ainda por colisão entre átomos e moléculas vizinhas. A segunda forma de transferência consiste em ondas eletromagnéticas que viajam a velocidade da luz e a terceira forma de transferência se dá entre líquidos ou gases por meio do movimento do próprio fluído, a exemplo do que ocorre com as diferenças na densidade do ar.

De acordo com a ordem apresentada, as formas de transferência de calor descritas são:

A _____________ é definida como a razão entre a taxa de transferência de calor máxima possível e a taxa de transferência de calor real em um trocador de calor. Para qualquer trocador de calor pode ser mostrado que a ___________ é função da razão entre a capacidade calorífica mínima, C_mín, e a capacidade calorífica máxima, C_máx, e do número de unidades de transferência, NUT.

Assinale a alternativa que completa corretamente ambas as lacunas do texto acima.

Sendo a temperatura de bulbo seco igual a 25°C e a umidade relativa do ar de 100%, a temperatura de bulbo úmido é:

A energia pode ser transferida para um sistema ou de um sistema. Identifique os mecanismos de transferência de energia:

I - Transferência de calor.

II - Realização de trabalho.

III - Fluxo de massa.

IV - Reação química.

V - Reação nuclear.

Contém (êm) apenas mecanismos de transferência de energia

Segundo a Lei de Fourier, o fluxo de calor conduzido é proporcional ao gradiente de temperatura.

A essência do Método da Capacitância Global (MCG) é a hipótese de que a distribuição de temperaturas em um sólido é uniforme no espaço, variando apenas com o tempo (condução do calor transiente). Pela Lei de Fourier, a condução térmica na ausência de um gradiente de temperatura implica a existência de uma condutividade térmica infinita (o que é impossível). Essa condição pode ser aproximada se a resistência à condução do calor no interior do sólido for muito menor do que resistência à convecção através da camada limite no fluido. Consequentemente, o Número de Biot deverá ser

Para a transferência de calor monofásica, laminar e estacionária de um fluido newtoniano, com propriedades constantes em um canal formado por duas placas infinitas paralelas, com fluxo térmico constante na superfície das placas, o número de Nusselt é 8,23. Considere um canal com a largura de 2,5 cm (a distância entre duas placas paralelas) e um fluido com condutividade térmica de 0,5 W m^-1 K^-1.

O coeficiente de transferência de calor convectiva entre o fluido e a parede, em W m^-2 K^-1, é

O ciclo teórico mostrado na figura abaixo passou a ser denominado ciclo de Otto. Basicamente esse ciclo é constituído de quatro processos (Processo de Compressão Adiabática, Processo de Aquecimento Isométrico de Calor, Processo de Expansão Adiabática e Processo de Rejeição Isométrica de Calor), que são os caminhos entre um ponto e outro do diagrama da figura a seguir:

(Diagrama pV do ciclo de Otto (motor a explosão))

Assinale a alternativa que represente a sequência dos processos indicados na figura.

Sabendo-se que a taxa de calor gerada no interior do cilindro é constante e igual a g (w/m³), a condutividade térmica k é constante e a temperatura T(e) = 0, pode-se afirmar que a equação da distribuição de temperatura T(r), unidimensional, estacionária, em um cilindro de raio r = e é a seguinte:

Uma chapa de aço encontra-se em um ambiente que impõe um fluxo de calor constante igual a 900 W/m² em uma de suas superfícies. Na outra face, a transferência de calor é realizada por convecção para o ar a uma temperatura igual a 15 °C e o coeficiente de transferência de calor é igual a 90 W/(m². °C). Sabendo que a espessura da chapa é de 10 cm e a condutividade térmica é igual a 30 W/(m. °C), a temperatura, em °C, da superfície que dissipa o calor por convecção é:

Neste processo o calor é transferido pelo movimento do médio (líquido ou ar). A taxa de transmissão de calor (ΔQ/Δt) do objeto quente para o médio que o rodeia é proporcional a área A do objeto e a diferença de temperatura ΔT . A informação acima refere-se a:

Uma chapa, com espessura de 0,20 m, tem sua face inferior mantida a uma temperatura constante de 480 K, enquanto a face externa é mantida a 300 K, como ilustrado na figura a seguir.

(Dimensões da chapa em metros)

Deseja-se que a perda de calor através da parede seja de 54 kW. Assim, o material da chapa deve possuir coeficiente de condutividade térmica igual a

Emergência Climática é um termo conciso que se refere aos impactos da atividade humana no clima. Considere as formas pelas quais o calor pode ser propagado, pois isso nos ajudará a compreender alguns fenômenos meteorológicos, pois tem-se que o calor pode ser transmitido ou propagado através das seguintes formas:

O mecanismo de transferência de calor que se dá pelo movimento de um fluido devido às forças de empuxo no seu interior é denominado:

Um engenheiro mecânico deseja calcular a carga térmica de uma câmara frigorífica tratando inicialmente da parcela de calor transmitida através das paredes da câmara. Os dados coletados pelo engenheiro para o cálculo dessa parcela são apresentados na tabela a seguir.

Desse modo, a carga térmica transmitida através das paredes da câmara, calculada pelo engenheiro, foi de:

A parede de um edifício tem 25,0 cm de espessura e foi construída com um material de k = 2,5 W/m.K. Em dia de inverno as seguintes temperaturas foram medidas: temperatura do ar interior = 20 ^oC; temperatura do ar exterior = -9,4 ^oC; temperatura da face interna da parede = 15 ^oC; temperatura da face externa da parede = -9 ^oC. Sabe-se que a área superficial da parede por onde passa o fluxo térmico é 1 m².

O coeficiente de película externo à parede é, em W/m²K, igual a, aproximadamente:

O processo de combustão envolve, entre outros, liberação de energia calorífica. Estão envolvidos no processo de combustão:

I. O calor, o qual eleva a temperatura através de um processo físico ou químico.

II. O comburente, sendo o oxigênio que se associa quimicamente ao combustível.

III. A reação em cadeia, a qual torna a queima autossustentável.

IV. O combustível, que é todo material que pode ser queimado para liberar energia térmica.

Estão CORRETOS:

Um engenheiro resolve climatizar sua residência no período do verão e pretende manter o ar interior a 20° C quando a temperatura externa é 35°C. Energia é removida por transferência de calor da residência a uma taxa de 6000 J/s enquanto a potência de entrada do ar-condicionado é de 2 kW. É possível afirmar que:

I. O coeficiente de desempenho desse aparelho é menor que o COP máximo;

II. O coeficiente de desempenho desse aparelho é maior que o COP máximo;

III. É possível determinar o trabalho mínimo do compressor do aparelho.

Em se tratando da primeira lei da termodinâmica, considere que um gás está submetido a um processo sob pressão constante de 500 N/m2. Se, durante esse processo, há uma redução volumétrica de 0,3 m³, o calor cedido para o ambiente nesse processo será de:

Uma placa de compensado (k = 0,16 W/mk) apresenta espessura igual a 20 mm. Sabendo que a diferença entre as temperaturas das superfícies expostas da placa é 60 ^oC, a taxa de transferência de calor por condução na placa é (em W/m²):