Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre transferência de calor (condução, convecção e radiação) em engenharia mecânica

Uma parede é composta de 3 camadas constituídas de 3 materiais A, B e C, conforme a figura abaixo.


As condutividades térmicas dos materiais são constantes e conhecidas, assim como as espessuras. A altura H da parede é muito maior dos que as espessuras . As faces externas, à esquerda e à direita, encontram-se na temperatura , respectivamente.
O valor do fluxo de calor (w/m² ) é então calculado pela expressão:

A equação da condução de calor em coordenadas cilíndricas, unidimensional, em regime transiente é dada por



onde r é a variável radial, T a temperatura, k a condutividade térmica do material, g a taxa de geração de energia por unidade de volume, ρ a massa específica do material, c_ρo calor específico do material e t o tempo.

A forma mais simplificada da equação anterior para o caso específico de condução de calor em estado estacionário sem geração de energia e k constante é

Um engenheiro deseja calcular os coeficientes de película interno e externo à parede de um laboratório situado na França. Para isso, ele realiza algumas medidas, obtendo 14 °C para a temperatura da face interna da parede e -6 °C para a temperatura da face externa da parede. Nesse mesmo dia, ele verifica também as temperaturas interna e externa ao recinto, desenhando o esboço a seguir.



Após realizar os cálculos, considerando a condutividade térmica apresentada para o material da parede, o engenheiro obterá para os coeficientes de película interno e externo, respectivamente, em W/(m² .°C),

Um conjunto cilindro-pistão sem atrito contém 3 kg de uma substância pura. A pressão, o volume específico e a energia interna da substância no estado inicial são iguais a 200 kPa, 0,2 m³ /kg e 1.010 kJ/kg. Transfere-se calor à substância em um processo à pressão constante até que ela atinja um estado final, em que o volume específico e a energia interna são iguais a 1,0 m³ /kg e 2.600 kJ/kg.

O calor transferido nesse processo, em kJ, é dado por

Considere uma esfera oca utilizada para armazenar uma determinada substância. Tal esfera possui condutividade térmica constante, e as superfícies interna e externa estão expostas a fluidos com diferentes temperaturas.

Para condições de estado estacionário sem geração de calor, a forma apropriada da equação de calor unidimensional é dada por