Exercícios de transferência de calor

1) A parede de um forno industrial é construída em tijolo refratário com 0,15 m de espessura, cuja condutividade térmica é de 1,7 W/m.K. Medidas efetuadas ao longo da operação em regime estacionário revelam temperaturas de 1400 e 1150 K nas paredes interna e externa, respectivamente e um perfil linear de temperatura em regime permanente. Qual o fluxo e a taxa de calor perdida através de uma parede que mede 0,5 m por 1,2 m? Qual a quantidade de calor perdida em MJ e em kWh num intervalo de tempo igual a 2 h?

Resposta:
'
q x' = 2833 W/m² q x = 1700 W
Q x = 12,24 MJ
Q x = 3,4 kWh

Resolução:
O fluxo de calor pode ser obtido pela Lei de Fourier da seguinte forma:
T −T
1400 − 1150
'
q …exibir mais conteúdo…

Considere o calor de transformação do gelo igual a 333 kJ/kg.
Resposta:
t = 1,8 s
Resolução:
Deve-se fazer o mesmo procedimento da questão anterior. Ao final, utilizam-se os valores nas variáveis: m⋅L⋅d
∆t =
2
6 ⋅ c ⋅ k ⋅ T1 − T f

(

∆t =

)

2 ⋅ 333000 ⋅ 0,02
= 1,8 s
6 ⋅ 0,5 2 ⋅ 100 ⋅ (50 − 0 )

5) Um pessoa ingere, em média, 2000 kcal em sua dieta diária de alimentos. Considerando que, após todas as transformações energéticas, toda essa quantidade de energia é dissipada na forma de calor na pele humana (no caso de a pessoa não “engordar”, ou seja, armazenar energia), calcule a espessura de um agasalho de algodão (com condutividade térmica igual a 0,06
W/m.K), em centímetros, para que seja mantida a temperatura de 36,5 °C na pele em um dia com temperatura igual a 0 °C. Considere nos cálculos uma pessoa adulta com massa de 82 kg e altura de 1,86 m e que a área superficial da pessoa pode ser aproximada pela equação:
A=

Dados: 1 cal = 4,1868 J.
Resposta:
4,7 cm

massa em kg ⋅ altura em cm
3600

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Resolução:
Primeiro converte-se a unidade de energia para J. Posteriormente se faz o balanço de energia.
Verifica-se que a energia que sai pelo agasalho