Curso: Engenharia MecânicaDisciplina: Termodinâmica BásicaProfessor Rodrigo Lisita RiberaLista para Avaliação

NOTA

Aluno(a): RA: Turma:

Assinatura do aluno: Data de Entrega: 18/05/2020

INSTRUÇÕES – LEIA ATENTAMENTE

1. Essa lista compreende testes de múltipla escolha e questões discursivas.2. Indique apenas uma resposta para cada teste na tabela abaixo, sem quaisquer rasuras.3. As questões discursivas deverão ser respondidas exclusivamente no espaço destinado às respostas.4. Não é permitido utilizar folha adicional para rascunho.5. Faça a lista com tinta azul ou preta.6. Questões respondidas com dados divergentes aos fornecidos no enunciado serão anuladas

7. Para todas as questões esquematize os componentes do ciclo, indique as considerações e todo oprocedimento utilizado para a obtenção do resultado

Questão A B C D E Valor Nota

1 0.8

2 0.8

3 Discursiva 0.8

4 0.8

5 Discursiva 1.5

6 Discursiva 1.5

7 0.8

8 Discursiva 0.8

9 Discursiva 0.8

10 Discursiva 1.4

QUESTÃO 01 VALOR 0.80 NOTA

Considere as distribuições de temperaturas em regime estacionário no interior de uma parede composta pelosmateriais A e B. Cada um dos materiais possui espessura L e condutividade K, sendo que os subíndices A e Bindicam a qual material a espessura L e a condutividade K se referem. Para o caso 1 e o caso 2 mostrados, nãohá geração interna de energia e o processo de condução pode ser considerado unidimensional. Para cada caso,marque Verdadeiro ou Falso

No caso 1, o material A tem menor condutividade térmica que o material B (0.2 pontos) No caso 2, o material A tem maior condutividade térmica que o material B (0.2 pontos) No caso 1, pode-se afirmar que a condutividade térmica não varia com a temperatura (0.2 pontos) No caso 2, pode-se afirmar que a condutividade térmica varia com a temperatura (0.2 pontos)

QUESTÃO 02 VALOR 0.80 NOTA

Marque como verdadeiro ou falso as seguintes afirmações:

a) Calor nunca flui do corpo frio para o corpo quente (0.2 pontos)

b) Calor flui do corpo quente para o corpo frio (0.2 pontos)

c) O fenômeno de transferência de Calor que ocorre no interior dos sólidos é o de Condução (0.2 pontos)

d) A equação de Convecção também pode ser chamada de Lei de Resfriamento de Newton (0.2 pontos)

QUESTÃO 03 VALOR 0.80 NOTA

Considere um meio em que a equação de condução de calor é dada, em sua forma mais simples, como:

Responda às seguintes perguntas:

a) A transferência de Calor é em regime transiente ou permanente? ____________________(0.2 pontos)

b) A transferência de Calor é unidimensional, bidimensional ou tridimensional? ___________(0.2 pontos)

c) Há geração de Calor do meio? _______________________________________________(0.2 pontos)

d) A condutividade térmica do meio é constante ou variável? _________________________(0.2 pontos)

QUESTÃO 04 VALOR 0.80 NOTA

Um procedimento comum para medir a velocidade de uma corrente de ar envolve a inserção de um fio elétricoaquecido no interior da corrente (anemômetro de fio quente), com o eixo do fio orientado perpendicularmente àdireção do escoamento. Assume-se que a energia elétrica dissipada no fio é transferida para o ar por convecçãoforçada. Logo, para uma potência elétrica determinada, a temperatura do fio depende do coeficiente detransferência de calor por convecção, que por sua vez depende da velocidade do ar. Considere um fio de 20mmde comprimento e diâmetro 0.5mm, para o qual uma calibração da forma foi determinada, sendo a velocidade eo coeficiente de convecção .Numa aplicação envolvendo ar a a temperatura superficial do anemômetro émantida a , com uma diferença de voltagem U=5V e uma corrente elétrica I=0.1A. A velocidade do ar é:

Assinale a alternativa correta: (a) 0,0 m/s < V <=2,5 m/s(b) 1,5 m/s < V <=5,0 m/s(c) 5,0 m/s < V <=7,5 m/s(d) 7,5 m/s < V <=10 m/s(e) V > 10 m/s

QUESTÃO 05 VALOR 1.5 NOTA

A janela traseira de um veículo é desembaçada pela passagem de ar quente sobre sua superfície interior. Se o arquente está à temperatura de 40ºC e o coeficiente de troca de calor por convecção correspondente é de30W/m².K, quais as temperaturas interna e externa de um vidro (k=1.4 W/m.K) com 4mm de espessura, se atemperatura do ar exterior é de -10ºC com coeficiente de troca de calor por convecção associado de 65W/m².K?

QUESTÃO 06 VALOR 1.5 NOTA

Uma parede é composta por três materiais colocados em série (parte interna do ambiente, materialA, material B, material C). Na parte interna a temperatura do ar ambiente é de 225ºC e o coeficientede convecção é de 25W/m²K. Na parte externa a temperatura da superfície da parede (Material C) éde 20ºC. Considerando que a condutividade dos materiais é, na sequência em que estão colocados,de 20W/mK, 0,04 W/mK e 0,6W/mK, e as espessuras dos materiais são de, respectivamente, 0,06m,0,03m e 0,04m. Determine

(a) A resistência equivalente.(0,5 pontos)(b) O fluxo de calor (0,5 pontos)(c) A temperatura da superfície interna do material A (em contato com o ar) (0,5 pontos)

QUESTÃO 07 VALOR 0.80 NOTA

Considere uma placa plana de espessura 2L, inicialmente à temperatura uniforme. Ela é colocada numambiente com temperatura e coeficiente de convecção h, conforme mostra a figura. Para o resfriamentouniforme da placa, responda verdadeiro ou falso:

[ ] O método da capacitância global pode ser utilizado para os casos B e C(0,2 pontos)[ ] O Caso A possui o maior número de Biot (0,2 pontos)[ ] Apenas os casos B e C são processos transientes (0,2 pontos)[ ] O comprimento característico é igual à espessura da placa (0,2 pontos)

QUESTÃO 08 VALOR 0.80 NOTA

Água quente escoa através de um tubo de cobre com parede fina e diâmetro 3cm, que está envolto por umisolante com 2cm de espessura e k=0,05W/mK. A temperatura da água é de 80ºC e o coeficiente de transferêciade calor por convecção é de 35W/m² ºC. O ar ambiente está a 25ºC e possui coeficiente de convecção de 20 W/m² ºC. Calcule a troca de calor, por unidade de comprimento do tubo

QUESTÃO 09 VALOR 0.80 NOTA

Uma esfera sólida de diâmetro 10mm é aquecida num forno por um longo período, até que sua temperatura sejade 400 graus Celcius. Ela é removida abruptamente do forno e exposta a um processo de resfriamento em duasetapas: Etapa 1: Resfriamento no ar a 20 graus celcius por um período de tempo t1 até que a temperatura no centro domaterial atinja 335 graus Celcius. h1=10W/m^2KEtapa 2: Resfriamento em um banho agitado de água a 20 graus Celcius, h2=6000 W/m²KPropriedades: K=20W/mK; massa específica: 3000Kg/m³; Cp=1000 J/KgK; difusividade térmica: 6,66x10-6m²/s

Calcule: a) O tempo na etapa 1 (0,4 pontos)b) O tempo na etapa 2 para a temperatura da superfície atingir 50ºC(0,4 pontos)

QUESTÃO 10 VALOR 1.40 NOTA

Considere um oleoduto em aço AISI 1010 que possui 1m de diâmetro e uma espessura de parede de 40mm. Ooleoduto é muito bem isolado pelo seu lado externo e, antes do início do escoamento do fluido, suasparedes se encontram a uma temperatura uniforme de -20ºC. Com o início do escoamento, óleo quente a60ºC é bombeado através do oleoduto, gerando na superfície interna condição de convecção comh=500W/m²K. Considere que:

1) a parede do tubo pode ser aproximada por uma parede plana (sua espessura é muito menor que odiâmetro)

2)Propriedades constantes3) Superfície externa da tubulação é adiabáticaPropriedades: Aço AISI1010: massa específica: 7,823Kg/m³; c=434 J/Kg.K; K=63,9 W/m.KDetermine:a) O número de Biot após 8 minutos (0.7 pontos)b) No instante t=8 minutos, a temperatura na superfície externa da tubulação, que se encontra coberta com uma

camada de isolante térmico (0.7 pontos)

QUESTÃO 10 VALOR NOTA

FORMULÁRIO

q'' x=−kΔTTΔTx

; q''=h (T s−T ∞ ); q''rad =ϵσ (T s4−T viz

4 ); σ=5,67 x 10−8 [W /m2K 4 ]

∂∂x (k ∂T∂ x )+

∂∂ y (k ∂T∂ y )+

∂∂ z (k

∂T∂z )+q̇=ρccp

∂T∂ t

1r∂∂r (kr

∂T∂r )+ 1

r 2

∂∂ϕ (k ∂T∂ϕ )+ ∂∂ z (k

∂T∂z )+q̇=ρcc p

∂T∂t

1r2

∂∂r (kr2 ∂T

∂r )+ 1r 2sen2θ

∂∂ϕ (k ∂T∂ϕ )+ 1

r 2senθ∂∂θ (ksenθ

∂T∂θ )+ q̇=ρccp

∂T∂ t

R t,cond=T s,1−T s,2

qx=L

kA; R t,conv=

T s−T∞q

=1

hA

Bi=h . Lck

;

Temperatura adimensional:

*i i

T T

T T

lnθθi

=−h A tρV c

Fo=α t

L2

θ̂=θθ i

=T −T ∞T i−T∞