Questões Militares Sobre transferência de calor (condução, convecção e radiação) em engenharia mecânica

Preencha as lacunas abaixo.

__________ térmica é a energia emitida pela matéria que se encontra a uma temperatura não-nula. Ainda que voltemos nossa atenção para esta transferência a partir de superfícies sólidas, a emissão também ocorre a partir de gases e líquidos. Independentemente da matéria, esta emissão pode ser atribuída a mudanças nas configurações eletrônicas dos átomos ou moléculas que constituem a matéria. A energia do campo de __________ é transportada por ondas eletromagnéticas (ou, alternadamente, fótons). Enquanto a transferência de energia por condução ou __________ requer a presença de um meio material, a __________ não necessita dele.

50 g de gelo a 0°C é adicionado em um recipiente isolado de cobre de 750 g, contendo 200 g de água, ambos previamente em equilíbrio na temperatura de 20°C.
Considere o calor específico da água como 4,187 kJ/kgK, O calor específico do cobre como 0,418 kJ/kgK e o calor latente de fusão do gelo a 0°C como 333 kJ/kg.
Qual será a temperatura na condição de equilíbrio quando todo o gelo derreter?

Preencha a lacuna abaixo.

Considere um processo unidimensional de condução de calor estacionário através de uma laje sólida com espessura de 10 cm. O lado de alta temperatura A tem temperatura superficial de 80°C, e a taxa de transferência de calor por unidade de área para o lado de baixa temperatura B é de 4,5 kW/m² . A condutividade térmica da placa é de 15 W/mK. A taxa de geração de entropia por unidade de área durante o processo de transferência de calor é de _______ W/m²K.

O número que preenche corretamente a lacuna é:

 Preencha as lacunas abaixo. A transferência de calor por ________ está relacionada à energia emitida pela matéria que se encontra a uma temperatura não-nula. Independente do estado da matéria (sólido, líquido ou gasoso), a emissão pode ser atribuída às mudanças nas configurações eletrônicas dos átomos ou moléculas que constituem a matéria, onde a energia é transportada por ondas eletromagnéticas. O modo de transferência de calor por ___________ envolve a transferência de energia devido ao movimento molecular aleatório, a energia também é transferida através do movimento global, ou macroscópico, do fluido. A transferência de calor por _________ pode ser vista como transferência de energia das partículas mais energéticas para as menos energéticas de uma substância devido às interações entre partículas. A sequência de palavras que preenche corretamente as lacunas é:

Uma sauna foi construída em tijolos refratários com 20 cm de espessura (condutividade térmica de 2 W/mK). Em regime estacionário, a temperatura interna medida é de 323K e a temperatura externa de 298K. Qual o fluxo térmico deste sistema?

Considere uma pedra de massa 5 kg e um tanque com 200 kg de água. Inicialmente em repouso, a pedra está 20 m acima da água e ambas estão à mesma temperatura. A pedra cai, então, dentro da água. Admitindo que a aceleração da gravidade seja igual a 10 m/s², determine a variação da energia interna (△U), a variação da energia cinética (△EC), a variação da energia potencial (△EP), o calor transferido (Q) e o trabalho (N), para a pedra imediatamente antes de penetrar na água e assinale a opção correta.  

A parede de um forno industrial é construlda em tijolo refratário com 0,6 m de espessura, cuja condutividade térmica é de 1,7 WKm.K). Medidas efetuadas ao longo da operação em regime estacionário revelam temperaturas de 1400 K e 1100 K nas paredes internas e externas, respectivamente. Assim, calcule a taxa de calor perdida através de uma parede retangular que mede 1,0 m por 3,0 m e assinale a opção correta. 

A Potência no eixo do motor de um automóvel é igual a 272 HP e a eficiência térmica desse motor é igual a 20%. Sabendo que a queima do combustível fornece 35000 kJ/kg ao motor, determine os valores aproximados para a taxa de transferência de calor (Q) para o ambiente e a vazão mássica (m) de combustível consumido em kg/s, respectivamente, e assinale a opção a correta.
Dado:
1HP = 0,7353 kW.  

É correto afirmar que uma forma extensivamente empregada de se aumentar a taxa de transferência de calor consiste em aumentar a superfície de troca de calor com o emprego de

A parede da fornalha de uma panela da aciaria é construída de tijolos refratários com 0,25m de espessura e condutividade térmica de 1,3W/mK. A temperatura interna da parede é 1.327°C e a temperatura externa da parede é 917°C.

A taxa de calor perdido através de uma parede com 1,6m por 1,8m é aproximadamente

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma sobre transferência de calor.

( ) Transferência de calor é energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura.

( ) Quando a condutividade térmica do material tem um valor baixo, o material é considerado condutor térmico e, caso contrário, isolante térmico.

( ) Quando a transferência de energia ocorrer em um meio estacionário, que pode ser um sólido ou um fluido, em virtude de um gradiente de temperatura, a transferência de calor ocorre por condução.

( ) Aletas têm como função fornecer superfície extra para o calor se dissipar. Com isso, aumenta-se a taxa de transferência de calor (q) entre um sólido e um fluido.

( ) Quando a transferência de energia ocorrer entre uma superfície e um fluido em movimento, em virtude da diferença de temperatura entre eles, a transferência de calor ocorre por radiação.

De acordo com as frases acima marque a sequência correta.

Observe o circuito térmico apresentado.

(Esboçar uma configuração física para o circuito. Considere fluxo unidirecional.) 

          

Assinale a alternativa correta.

Considerando o estudo da termodinâmica e suas aplicações na engenharia, assinale a opção que apresenta um elemento mecânico que armazene energia e quantidade de movimento em seu movimento angular.

Na aplicação da termodinâmica, mais especificamente nas bombas de calor, os refrigeradores e as frigoríficas têm sido utilizados em grande escala a bordo de navios mercantes. Essas máquinas refrigeram bombeando o calor dos compartimentos de armazenamento de alimentos para o ar ou água no exterior. Ou seja, ocorre a remoção do calor | Qf | do interior, e, durante o processo, a bomba de calor realiza um trabalho W . Sendo assim, assinale a opção que apresenta a expressão que define o coeficiente de desempenho (CDD) de uma frigorífica. 
Dados: Calor removido do interior do refrigerador = |Qf|. Calor transferido para o exterior = |Qq|. Trabalho da bomba = W .

Em um experimento, considere que o ar a T_∞ = 800°C (mantida invariável) transmite, em regime permanente, um fluxo de calor q₁" = 70kW/m² a um pequeno bloco vazado. Para manter a temperatura superficial do bloco T_s,1 = 700°C, a quantidade de calor transferida pelo ar a esse bloco é removida pela vazão de uma substância refrigerante que escoa em um canal interno ao bloco . Admita que o coeficiente convectivo médio local h (do ar) permanece constante. Sendo a temperatura superficial do bloco reduzida para T_S,2 = 600°C (em função do aumento de vazão do refrigerante), determine o novo fluxo térmico q₂ " (em kW/m² ) transmitido pelo ar ao bloco e assinale a opção correta. 

Observe as figuras a seguir. 

               

        

O sistema acima é formado por duas placas quadradas, uma de silício e uma de alumínio, este com coeficiente de condutividade térmica K e espessura L. Entre essas placas existe uma junta de resina epóxi, A superfície de cada placa é refrigerada a ar (com temperatura constante T_∞ e coeficiente convectívo h ) . Admita que R_t" é a resistência térmica da interface de silício/alumínio, contendo o epóxi entre esses dois materiais . Despreze os efeitos radiativos e a resistência térmica da placa de silício (placa isotérmica). Determine a expressão para a temperatura T_s da placa de silício que absorve um fluxo de calor unidimensional q_s" (em regime permanente) e, a seguir, assinale a opção correta. 

Um motor térmico desenvolve uma potência (taxa de realização de trabalho) de 480kW„ A taxa de transferência de calor do reservatório de alta temperatura para o motor é.de 1,20MW. Determine, respectivamente, a eficiência desse motor e a taxa de transferência de calor para o ambiente (em kW) , e assinale a opção correta .

Um bloco de 20kg se desloca horizontalmente a 15m/s. Um freio é acionado e imobiliza totalmente esse bloco num movimento horizontal que apresenta desaceleração constante.. A energia da frenagem é integralmente transferida para 0,25kg de água que está inicialmente a 25°C e à pressão constante de 101,3kPa (ao nível do mar ) . Considere que todos os processos ocorrem à pressão constante, admita que a temperatura do bloco não varie ao longo do processo e adote Cp = 4,18kJ/(kg.K) como sendo o calor específico da água a 25°C e à pressão constante. Nessas condições e utilizando o critério de arredondamento na segunda casa decimal, calcule, respectivamente, a energia dissipada devido à frenagem (em kJ) e o aumento na temperatura da água (em °C), e assinale a opção correta.

Um pequeno fogão industrial está fechado e aceso» Dentro dele estão sendo transferidos 1800W para aquecer uniformemente um conjunto formado por 20kg de ferro fundido, 6kg de madeira de pinho e 2kg de ar. Inicialmente, esse conjunto está em equilíbrio térmico a 25°C. A pressão local no interior do fogão é de 100kPa e é mantida invariável. Considere constante a taxa de aumento de temperatura do referido conjunto em função do tempo e despreze os vazamentos de ar, as mudanças na massa da madeira e as perdas de calor para o ambiente. Calcule o valor aproximado do intervalo de tempo Δt necessário {em minutos) para o conjunto atingir 85 °C, e assinale a opção correta. 

Dados : 

Calores específicos (C) : 

C_fem = 420J/(kg.K)

C_madeira = 1380J/(kg K) 

C_ar = 717J/(kg-K) 

Com relação aos equipamentos e sistemas mecânicos, assinale a opção correta .