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Fenômenos de Transporte – Lista de Exercícios 3
Lista de Exercícios do capítulo 16 do Livro-texto: Moran, M. J., Shapiro, H. N., Bruce,
R. Munson, DeWitt, D., Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos:
Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, 1ª Edição,
Editora LCT, Rio de Janeiro/RJ, 2005.
Problema 16.1
Considere condições de regime permanente para condução unidimensional em uma
parede plana com uma condutividade térmica k = 50W/mK e uma espessura L =
0,25m, sem geração de energia
Determine o fluxo térmico e a grandeza desconhecida para cada caso e esboce a
distribuição de temperatura, indicando a direção do fluxo térmico.
Caso
1
2
3
4
5
T1(°C)
50
-30
70
T2(°C)
-20
-10
40
30
dT/dx (K/m)
160
-80
200
Problema 16.4
A distribuição de temperatura em regime permanente em uma parede
unidimensional de condutividade térmica 50W/mK e espessura de 50mm é dada
experimentalmente por 𝑇(°𝐶) = 𝑎 + 𝑏𝑥 2 , onde a = 200°C, b = -200°C/m2 e x é dado
em metros.
a) Qual a taxa de geração volumétrica de energia 𝑞̇ na parede?
b) Determine os fluxos térmicos nas duas faces da parede. De que forma esses
fluxos se relacionam com a taxa de geração volumétrica de energia?
Problema 16.8
Considere a parede composta do Exemplo 16.1 com uma espessura L = 62,2mm. O
coeficiente de convecção externo é aumentado para 35W/m2K, enquanto todas as
outras condições permanecem as mesmas.
a) Qual é a temperatura na superfície externa, Ts,o?
b) Calcule as temperaturas nas interfaces entre os dois plásticos (A e B).
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Problema 16.11
A parede de uma casa é composta de madeira, isolante de fibra de vidro e placa de
gesso, conforme indicado na figura. Em um dia frio de inverno, os coeficientes de
transferência de calor por convecção são ho = 60W/m2K e hi = 30W/m2K. A área total
da superfície da parede é 350m2.
a) Determine uma expressão algébrica para a resistência térmica total da
parede, incluindo os efeitos das convecções interna e externa, nas condições
prescritas.
b) Determine a taxa total de calor através da parede.
Problema 16.15
O vidro traseiro de um automóvel é desembaçado passando ar quente sobre sua
superfície interna. Se o ar quente encontra-se a T∞,i = 40°C e o coeficiente de
convecção correspondente é hi = 30W/m2K, quais são as temperaturas das
superfícies interna e externa de um vidro traseiro de 4mm de espessura, se a
temperatura externa do ar ambiente é T∞,o = -10°C e o coeficiente de convecção
associado é ho = 65W/m2K?
Problema 16.19
Um chip de silício é encapsulado de tal modo que, sob condição de regime
permanente, toda potência por ele dissipada é transferida por convecção para uma
corrente de fluido, na qual h = 100 W/m2K e T = 25oC. O chip está separado do
fluido por uma placa de alumínio que tem 2mm de espessura e a resistência de
contato na interface chip/alumínio é 0,5x10-4m2K/W.
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