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Exercícios

1) Uma das extremidades de uma barra metálica isolada é mantida a 100°C, e a outra extremidade é mantida a 0°C por uma mistura de gelo e água. A barra tem 60cm de comprimento e uma seção reta com área igual a 1,25cm2. O calor conduzido pela barra produz a fusão de 8,50g de gelo em 10min. Ache a condutividade térmica k do metal.

2) Um carpinteiro constrói a parede externa de uma casa usando uma camada de madeira com 3cm de espessura e uma camada de isopor com espessura de 2,2cm na superfície interna da parede. A madeira possui k = 0,080 W/mK e o isopor possui k = 0,010 W/mK. A temperatura da superfície interna da parede é igual a 19°C e a temperatura da superfície externa é igual a -10°C.
a) Qual é a temperatura na superfície da junção entre a madeira e o isopor?
b) Qual é a taxa de transferência de calor por metro quadrado através da parede?

3) Uma panela com um fundo de aço de espessura igual a 8,5mm está em repouso sobre um fogão quente. A área da base da panela é 0,150m2. A água no interior da panela está a 100°C, e são vaporizados 0,390kg de água a cada 3,0min. Calcule a temperatura da superfície inferior da panela que está em contato com o fogão.

4) Você foi encarregado de projetar uma barra de aço cilíndrica de 50cm de comprimento, com uma seção reta circular, que conduzirá 150,0 J/s de um forno a 400°C a um recipiente de água fervente a uma pressão de uma atmosfera. Qual deve ser o diâmetro da barra?

5) Suponha que a barra seja feita de cobre, tenha 45cm de comprimento e área da seção reta igual a 1,25cm2. Seja TH = 100°C e Tc = 0°C.
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 12cm da extremidade esquerda da barra?