Fundao Edson Queiroz - Universidade de Fortaleza

Centro de Cincias Tecnolgicas

Disciplina: Fsica Aplicada

1 Lista de Exerccios

Professor: Leandro Filho leandrofilho@unifor.br

Aluno:_____________________________________________________________

Questes

01 Muitos motores de automveis possuem cilindros de ferro fundido e pistes de alumnio. Que problemas podem surgir caso o motor aquea em demasia?

02 Para elevar a temperatura de um objeto, voc deve fornecer calor a ele? Se voc fornece calor a um objeto, a temperatura do objeto aumenta necessariamente? Explique.

03 Nos condicionadores de ar domsticos usados em climas secos, o ar esfriado forando-se a sua circulao atravs de um filtro embebido em gua, ocorrendo a

vaporizao de parte da gua. Como o ar esfria? Esse dispositivo funcionaria em um

local de clima mido? Por qu?

04 Em fundies, ferro derretido aquecido a 1500 C para remover impurezas. Seria correto dizer que ferro derretido contm calor?

05 Um pedao de folha de alumnio que enrola uma batata assada no forno pode, em geral, ser manuseada sem riscos alguns segundos depois que a batata retirada do forno.

Contudo, o mesmo no verdade a respeito da batata! D razes para essa diferena.

06 A transferncia de calor fundamental para todos os ramos da engenharia. Disserte sobre as principais aplicaes (na Engenharia) da Transferncia de Calor.

07 Um cubo de lado r, uma esfera de raio r e um hemisfrio de raio r, todos feitos do mesmo material, so mantidos temperatura de 300 K em um ambiente cuja

temperatura 350 K. Ordene os objetos de acordo com a taxa com a qual a radiao

trmica trocada com o ambiente, em ordem decrescente.

08 Quando aplicamos a primeira lei da termodinmica a um sistema, em que circunstncias o calor tomado como sendo uma grandeza positiva?

09 Os trs objetos mostrados na figura so feitos de lato. O cubo e a pirmide tm aresta L e a esfera tem raio L. Os trs objetos so mantidos mesma temperatura T

muito maior que a temperatura ambiente, e esto apoiados em uma placa feita de um

isolante trmico. Qual ou quais objetos perde(m) calor mais depressa por irradiao?

Por qu?

10 - Por que as garrafas trmicas dispem de duas paredes, entre as quais existe vcuo?

Problemas

11 Uma chaleira de alumnio contendo gua em ebulio, a 100C, est sobre uma chama. O raio do fundo da chaleira de 7,5 cm e sua espessura de 2 mm. A

condutividade trmica do alumnio 0,49 cal/s cm C. A chaleira vaporiza 1 litro de

gua em 5 min. O calor de vaporizao da gua a 100C de 540 cal/g. A que

temperatura est o fundo da chaleira? Despreze as perdas pelas superfcies laterais.

12 Uma barra metlica retilnea de seco homognea formada por trs segmentos de materiais diferentes, de comprimento l1, l2 e l3, e condutividades trmicas k1, k2 e k3,

respectivamente. Qual a condutividade trmica k da barra como um todo (ou seja, de

uma barra equivalente de um nico material e comprimento l1+l2+l3)?

13 Duas esferas metlicas concntricas de raios r1 e r2 > r1 so mantidas respectivamente s temperaturas T1 e T2, e esto separadas por uma camada de material

homogneo de condutividade trmica k. Calcule a taxa de transmisso de calor por

unidade de tempo atravs dessa camada.

14 As superfcies internas de um grande edifcio so mantidas a 20 C, enquanto que a temperatura na superfcie externa -20 C. As paredes medem 25 cm de espessura, e

foram construdas com tijolos de condutividade trmica de 0,6 kcal/h m C. Calcule a

perda de calor para cada metro quadrado de superfcie por hora.

15 Ainda em relao ao problema anterior, sabendo-se que a rea total do edifcio 1000 m

2 e que o poder calorfico do carvo de 5500 kcal/Kg, determinar a quantidade

de carvo a ser utilizada em um sistema de aquecimento durante um perodo de 10 h.

Supor o rendimento do sistema de aquecimento igual a 50%.

16 Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura a 22 C. As paredes da sala, de 25 cm de

espessura, so feitas de tijolos com condutividade trmica de 0,14 kcal / h m C e a rea

das janelas podem ser consideradas desprezveis. A face externa das paredes pode estar

at a 40 C em um dia de vero. Desprezando a troca de calor pelo piso e pelo teto, que

esto bem isolados, pede-se o calor a ser extrado da sala pelo condicionador (em HP).

Obs.: 1 HP = 641,2 Kcal/h.

17 Obter a equao para o fluxo de calor em uma parede plana na qual a condutividade trmica (k) varia com a temperatura de acordo com a seguinte funo: k

= a + b T

18 A parede de um forno constituda de uma camada de 30 cm de um refratrio cuja condutividade trmica uma funo da temperatura (k = 0,15 + 0,0001T). A

temperatura na face interna do refratrio 1050 C e na face externa 250 C. Calcular

o fluxo de calor atravs da parede.

19 Uma parede de um forno constituda de duas camadas: 0,20 m de tijolo refratrio (k = 1,2 kcal/h.m.C) e 0,13 m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h.m.C). A temperatura

da superfcie interna do refratrio 1675C e a temperatura da superfcie externa do

isolante 145C. Desprezando a resistncia trmica das juntas de argamassa, calcule:

a) o calor perdido por unidade de tempo e por m2 de parede;

b) a temperatura da interface refratrio/isolante.

20 - Um recipiente esfrico usado para armazenar nitrognio lquido a 77 K (ponto de

ebulio). O recipiente tem 0,5 m de dimetro interno e isolado com uma camada de

p de slica (k = 0,0017 W/m.K). O isolamento tem 25 mm de espessura e sua superfcie

externa est exposta ao ar a 300 K. O coeficiente de pelcula externo 20 W/m2.K. O

calor latente de vaporizao e a densidade do nitrognio so 2x105 J/Kg e 804 Kg/m

3,

respectivamente. Desprezando as resistncias trmicas da pelcula interna e das paredes

metlicas do recipiente, calcular:

a) Fluxo de calor transferido para o nitrognio;

b) Taxa de evaporao do nitrognio em litros/dia (existe um respiro para a sada dos

gases).