Engenharia

Universidade de Passo Fundo
Disciplina: Física II
Professor: Leandro Paludo
Exercícios: Transferência de Calor (Condução, taxa de transferência de calor, resistência térmica, convecção, irradiação).
01 – Use a equação da taxa de transferência de calor para mostrar que as unidades S.I de condutividade térmica são W/m.K.
02 – Você foi encarregado de projetar uma barra de aço cilíndrica de 50,0 cm de comprimento, com uma seção reta circular, que conduzirá 150,0 J/s de um forno a 400 ºC a um recipiente de água fervente a uma pressão de uma atmosfera. Qual deve ser o diâmetro da barra?
Resposta: 8,0 cm
03 - A figura I mostra uma barra metálica de seção transversal quadrada. Suponha que 10 cal fluam em regime estacionário através da barra, de um extremo para o outro, em 2 minutos. Em seguida, a barra é cortada ao meio no sentido transversal e os dois pedaços são soldados com representa a figura II.
O tempo necessário para que 10 cal fluam entre os extremos da barra assim formada é:
a) 4 minutos;
b) 3 minutos;
c) 2 minutos;
d) 1 minuto;
e) 0,5 minuto.
Resposta: e
04 – Suponha que a barra da figura 1 seja feita de cobre, tenha 45,0 cm de comprimento e área da seção reta igual a 1,25 cm². Seja TA = 100 ºC e
TB = 0 ºC.

Figura 1 - Exercício 04

a) Qual é o gradiente de temperatura no estado estacionário final ao longo da barra?
b) Qual é a taxa de transferência de calor na barra no estado estacionário final?
c) Qual é a temperatura final do estado estacionário em um ponto da barra situado a 12,0 cm da extremidade esquerda da barra?
Respostas: a) 222 K/m; b) 10,7 W; c) 73,3 ºC

05 – Uma das extremidades de uma barra metálica isolada é mantida a 100 ºC, e a outra extremidade é mantida a 0 ºC por uma mistura de gelo e água. A barra tem 60,0 cm de comprimento e uma seção reta igual a 1,25 cm². O calor conduzido pela barra produz uma fusão de 8,50 g de gelo em 10,0 min. Ache a condutividade térmica k do material.
Resposta: 227 W/m.K