Trabalho de Fsica II

Valor : 2 pontos

Data de entrega: dia da segunda avaliao

Escalas termomtricas

1- Suponha que em uma escala linear de temperatura X, a gua ferva a -53,5X e se congele a -170X . Qual a temperatura de 340K na escala X ? Resposta: -91,95 X

2- Um corpo est numa temperatura que, em C, tem a metade do valor medido em F. Determine essa temperatura na escala Fahrenheit.

3- Uma escala de temperatura arbitrria X est relacionada com a escala Celsius de acordo com o grfico abaixo.

As temperaturas de fuso do gelo e de ebulio da gua, sob presso normal, na escala X valem,

respectivamente:

Resposta: 100 e -100

4- Uma caixa de filme fotogrfico traz a tabela apresentada abaixo, para o tempo de

revelao do filme, em funo da temperatura dessa revelao.

A temperatura em F corresponde exatamente ao seu valor na escala Celsius, apenas para o

tempo de revelao, em min, de:

Resposta: 9

5- Duas escalas termomtricas arbitrrias, E e G, foram confeccionadas de tal modo que as

suas respectivas correspondncias com a escala Celsius obedecem tabela abaixo.

A relao de converso entre as escalas E e G dada por:

RESPOSTA: A

6- As indicaes para o ponto de fuso do gelo e de ebulio da gua sob presso normal

de dois termmetros, um na escala Celsius e outro na escala Fahrenheit, distam 20 cm,

conforme a figura. A 5 cm do ponto de fuso do gelo, os termmetros registram

temperaturas iguais a:

Resposta: d

7- Com o objetivo de recalibrar um velho termmetro com a escala totalmente apagada, um estudante o

coloca em equilbrio trmico, primeiro, com gelo fundente e, depois, com gua em ebulio sob presso

atmosfrica normal. Em cada caso, ele anota a altura atingida pela coluna de mercrio: 10,0cm e 30,0cm,

respectivamente, medida sempre a partir do centro do bulbo. A seguir, ele espera que o termmetro entre

em equilbrio trmico com o laboratrio e verifica que, nesta situao, a altura da coluna de mercrio de

18,0cm. Qual a temperatura do laboratrio na escala Celsius deste termmetro?

a) 20C

b) 30C

c) 40C

d) 50C

e) 60C

Resposta: c

8- O grfico a seguir representa a correspondncia entre uma escala X e a escala Celsius. Os intervalos de um

grau X e de um grau Celsius so representados nos respectivos eixos, por segmentos de mesmo

comprimento. A expresso que relaciona essas escalas :

a) tx = (tc + 80) b) (tc/80) = (tx/100) c) (tc/100) = (tx/80)

d) tx = (tc - 80) e) tx = tc

Resposta: a

DILATAO TRMICA

9- Fazendo-se passar vapor dgua por um tubo metlico oco, verifica-se que a sua

temperatura sobe de 25 C para 98 C. Verifica-se tambm que o comprimento do tubo

passa de 800 mm para 801 mm. Pode-se concluir da que o coeficiente de dilatao linear

do metal vale, em C-1:

Resposta: b

10- No continente europeu uma linha frrea da ordem de 600 km de extenso tem sua

temperatura variando de -10 C no inverno at 30 C no vero. O coeficiente de dilatao

linear do material de que feito o trilho 510 1C . A variao de comprimento que os

trilhos sofrem na sua extenso , em metros, igual a:

Resposta: e

11- Considere o microssistema abaixo formado por duas pequenas peas metlicas, I e II,

presas em duas paredes laterais. Observamos que, na temperatura de 15 C, a pea I tem

tamanho igual a 2 cm, enquanto a pea II possui apenas 1 cm de comprimento. Ainda

nesta temperatura as peas estavam afastadas apenas por uma pequena distncia d igual

a 35 10x cm. Sabendo-se que o coeficiente de dilatao linear 1 da pea I igual a

5 13 10 x C e que o da pea II ( II ) igual a 5 14 10 x C , qual deve ser a temperatura do

sistema, em C, para que as duas peas entrem em contato sem empenar?

Resposta: d

12- Uma pea de zinco construda a partir de uma chapa quadrada de lado 30 cm, da qual foi

retirado um pedao de rea de 500 2cm . Elevando-se de 50 C a temperatura da pea

restante, sua rea final, em centmetros quadrados, ser mais prxima de:

(Dado: coeficiente de dilatao linear do zinco = 5 12,5 10 x C )

Resposta: b

13- Uma placa de ao sofre uma dilatao de 2,4 2cm , quando aquecida de 100 C. Sabendo

que o coeficiente de dilatao linear mdio do ao, no intervalo considerado, 6 11,2 10 x C

, podemos afirmar que a rea da placa, antes desse aquecimento, era:

Resposta: d

14- Um estudante ps em prtica uma experincia na qual pudesse observar alguns conceitos

relacionados Dilatao Trmica dos Slidos. Ele utilizou dois objetos: um fino fio de

cobre de comprimento 4L, com o qual montou um quadrado, como mostra a figura I, e uma

chapa quadrada, tambm de cobre, de espessura desprezvel e rea igual a 2L , como

mostra a figura II. Em seguida, o quadrado montado e a chapa, que se encontravam

inicialmente mesma temperatura, foram colocados num forno at que alcanassem o

equilbrio trmico com este.

Assim, a razo entre a rea da chapa e a rea do quadrado formado com o fio de cobre, aps o

equilbrio trmico destes com o forno, :

Resposta: e

15- O tanque de gasolina de um carro, com capacidade para 60 litros, completamente cheio

a 10 C, e o carro deixado num estacionamento onde a temperatura de 30 C. Sendo o

coeficiente de dilatao volumtrica da gasolina igual a 3 11,1 10 x C , e considerando

desprezvel a variao de volume do tanque, a quantidade de gasolina derramada , em

litros:

Resposta: a

16- Um recipiente de vidro de capacidade 500 3cm contm 200 3cm de mercrio, a 0 C.

Verifica-se que, em qualquer temperatura, o volume da parte vazia sempre o mesmo.

Nessas condies, sendo o coeficiente de dilatao volumtrica do mercrio, o

coeficiente de dilatao linear do vidro vale:

Resposta: b

17- Uma chapa de zinco, cujo coeficiente de dilatao linear 25.10-6C-1, sofre elevao de 10C na sua

temperatura. Verifica-se que a rea da chapa aumenta de 2,0 cm2. Nessas condies, a rea inicial

da chapa mede, em cm2,

a) 2,0.102

b) 8,0.102

c) 4,0.103

d) 2,0.104

e) 8,0.104

Resposta: C

18- Ao ser submetida a um aquecimento uniforme, uma haste metlica que se encontrava inicialmente

a 0C sofre uma dilatao linear de 0,1% em relao ao seu comprimento inicial. Se

considerssemos o aquecimento de um bloco constitudo do mesmo material da haste, ao sofrer a

mesma variao de temperatura a partir de 0C, a dilatao volumtrica do bloco em relao ao seu

volume inicial seria de:

a) 0,33%.

b) 0,3%.

c) 0,1%.

d) 0,033%.

e) 0,01%.

Resposta: B

19- O tanque de gasolina de um automvel, de capacidade 60 litros, possui um reservatrio auxiliar de

retorno com volume de 0,48 litros, que permanece vazio quando o tanque est completamente

cheio. Um motorista enche o tanque quando a temperatura mxima que o combustvel pode

alcanar, desprezando-se a dilatao do tanque, igual a:

gasolina = 2,0 x 10-4 C-1

a) 60C

b) 70C

c) 80C

d) 90C

e) 100C

Resposta: A

20- Um termmetro especial, de lquido dentro de um recipiente de vidro, constitudo de um bulbo

de 1cm3 e um tubo com seco transversal de 1mm2. temperatura de 20C, o lquido preenche o

tubo at uma altura de 12mm. Considere desprezveis os efeitos da dilatao do vidro e da presso

do gs acima da coluna do lquido. Podemos afirmar que o coeficiente de dilatao volumtrica

mdia do lquido vale:

a) 3 10-4 C-1

b) 4 10-4 C-1

c) 12 10-4 C-1

d) 20 10-4 C-1

e) 36 10-4 C-1

Resposta: B

21- A figura a seguir representa o comprimento de uma barra metlica em funo de sua temperatura.

A anlise dos dados permite concluir que o coeficiente de dilatao linear do metal constituinte da

barra , em C-1:

a) 4.10-5

b) 2.10-5

c) 4.10-6

d) 2.10-6

e) 1.10-6

Resposta: A

CALORIMETRIA

22- Um sistema bsico de aquecimento de gua por energia solar est

esquematizado na figura a seguir. A gua flui do reservatrio trmico para as

tubulaes de cobre existentes no interior das placas coletoras e, aps captar a energia

solar, volta ao reservatrio pelo outro trecho do encanamento. A caixa de gua fria

alimenta o reservatrio, mantendo-o sempre cheio.

Suponha que em um determinado instante o reservatrio tenha em seu interior 200

litros de gua, em equilbrio trmico.

Dados :

massa especfica da gua = 1,0 kg / litro

calor especfico da gua c = 1,0 cal /g C

1,0 cal = 4,2 J

a. Determine a quantidade de calor absorvida por esse volume de gua para que sua

temperatura aumente 20 C, supondo que no haja renovao da gua do reservatrio.

b. Estime o tempo necessrio para este aquecimento, em horas. Para isto, considere que a

potncia solar incidente nas placas coletoras seja de 4,2 kW e que, devido a perdas,

apenas 40% dessa potncia seja utilizada no aquecimento da gua.

Resposta: a) 4,0x106cal b)2,77h

23- Um cowboy atira contra uma parede de madeira de um bar. A massa da bala de prata

2 g e a velocidade com que esta bala disparada de 200 m/s. assumido que toda a

energia trmica gerada pelo impacto permanece na bala.

a. Determine a energia cintica da bala antes do impacto.

b. Dado o calor especfico da prata 234 J/kgC, qual a variao de temperatura da bala,

supondo que toda a energia cintica transformada em calor no momento que a bala

penetra na madeira ?

Resposta: a) 40 J b) 85,5 oC

24- O Brasil possui aproximadamente 27 milhes de chuveiros eltricos instalados em

residncias. Mesmo que apenas uma frao desses chuveiros esteja ligada ao mesmo

tempo, o consumo de energia desses aparelhos ainda muito grande, principalmente em

horrios de maior demanda de energia. Uma alternativa vivel a utilizao de coletores

de energia solar com o objetivo de aquecer gua. Suponha que um sistema de

aquecimento solar de gua, com placas coletoras de rea igual a 8 m2, seja utilizado em

uma residncia para aquecer 1 m3 de gua contido em um reservatrio. O sistema possui

uma eficincia de 60%, isto , ele converte 60% da energia solar incidente em calor.

Considere que a intensidade da radiao solar vale I = 700 W/m2, que o calor especfico

da gua vale c(gua) = 4.200 J/kgC e que a densidade da gua vale d = 1,0103 kg/m3.

a. Calcule, em horas, o tempo necessrio para que a temperatura da gua no reservatrio

aumente 10 C.

b. Sabendo que um kWh de energia eltrica custa R$ 0,27, calcule quanto se gastaria para

realizar o mesmo aquecimento usando energia eltrica.

Resposta: a) 3,5 h b) R$ 3,15

25- Gelo seco nada mais que gs carbnico (CO2) solidificado e sua aplicao vai de

efeitos especiais em shows conservao de alimentos. Tal substncia conhecida desde

meados do sculo XIX e recebeu esse nome devido ao fato de no passar pela fuso,

quando submetida presso atmosfrica e temperatura ambiente, como ocorre com o

gelo comum.

Considere um cubo de 0,10 kg de gelo seco, a 78C, e um bloco de gelo comum

de 1,0 kg, a 10C, colocados em um recipiente.

Desprezando a capacidade trmica do recipiente e a troca de calor com o ambiente:

a) determine a temperatura de equilbrio trmico;

b) descreva os elementos que comporo o sistema no equilbrio trmico.

Resposta: a) -380C b) gelo comum + vapor de gelo seco

Dados:

Temperatura de sublimao do gelo seco = 78C

Temperatura de fuso do gelo comum = 0C

Calor latente de vaporizao do gelo seco = 134 cal/g

Calor especfico do vapor de gelo seco = 0,20 cal/gC

Calor especfico do gelo comum = 0,50 cal/gC

26- Para resfriar um motor de automvel, faz-se circular gua pelo mesmo. A gua entra

no motor a uma temperatura de 80C com vazo de 0,4 L/s, e sai a uma temperatura de

95C. A gua quente resfriada a 80C no radiador, voltando em seguida para o motor

atravs de um circuito fechado.

a. Qual a potncia trmica absorvida pela gua ao passar pelo motor ? Considere o calor

especfico da gua igual a 4200 J/kgC e sua densidade igual a 1000 kg/m3.

b. Quando um "aditivo para radiador" acrescentado gua, o calor especfico da soluo

aumenta para 5250 J/kgC, sem mudana na sua densidade. Caso essa soluo a 80C

fosse injetada no motor em lugar da gua, e absorvesse a mesma potncia trmica, qual

seria a sua temperatura na sada do motor ?

Resposta: a) 25200 W b)92 oC

27- Um grupo de amigos se rene para fazer um churrasco. Levam um recipiente trmico

adiabtico contendo uma quantidade de gelo a 4C e 60 latas com 350 mL de

refrigerante, cada uma. As latas so de alumnio e quando foram colocadas no recipiente

estavam a uma temperatura de 22C.

Considere que a densidade e o calor especfico do refrigerante sejam,

aproximadamente, iguais aos da gua.

Sabendo-se que, no equilbrio trmico, a temperatura no interior do recipiente

adiabtico 2C, calcule:

a) a quantidade de calor cedida pelas latas e pelo refrigerante;

b) a massa de gelo, em quilogramas, que foi colocada no recipiente.

Resposta: a) 427920 cal b) 5,09 Kg

Dados:

calor especfico do gelo c(g) 0,50 cal/gC ;

calor especfico da gua c(a) 1,0 cal/gC ;

calor especfico do alumnio c(Al) 0,22 cal/gC; calor latente de fuso do gelo L 80

cal/g;

massa de alumnio em cada lata m(lata) 30 g; densidade da gua (a) 1,0 g/cm3

28- Em um calormetro de capacidade trmica desprezvel, h 200 g de gelo a 20C.

Introduz-se, no calormetro, gua a 20C. O calor latente de solidificao da gua 80

cal/g e os calores especficos do gelo e da gua (lquida) valem, respectivamente, 0,50

cal/g.C e 1,0 cal/g.C.

Calcule o valor mximo da massa da gua introduzida, a fim de que, ao ser atingido o

equilbrio trmico, haja apenas gelo no calormetro.

Resposta: 20 g

29- Um aquecedor eltrico fechado contm inicialmente 1 kg de gua a temperatura de

25C e capaz de fornecer 300 cal a cada segundo.

Desconsiderando perdas de calor, e adotando 1 cal/(gC) para o calor especfico da gua

e 540 cal/g para o calor latente, calcule :

a. o tempo necessrio para aquecer a gua at o momento em que ela comea a evaporar.

b. a massa do vapor formado, decorridos 520 s a partir do instante em que o aquecedor foi

ligado.

Resposta: a) 250g b)150 g

30- O grfico a seguir representa o aquecimento de 3,0 kg de uma determinada substncia

inicialmente no estado slido. O aquecimento feito por meio de uma fonte de potncia

constante 600 W.

O calor especfico dessa substncia no estado lquido, em J/(gC), :

a) 0,72 b) 0,90 c) 2,0 d) 8,2 e) 10,0

31- Uma torneira eltrica tem potncia constante de 4,2 103 W ou 1,0 103 cal/s.

Deseja-se elevar de 10C a temperatura da gua que passa por essa torneira.

Considerando-se o calor especfico da gua 1,0 cal/gC, a massa de gua que dever

passar pela torneira num segundo , em gramas,

a) 10 b) 100 c) 200 d) 400 e) 800

32- Duelo de Gigantes:

O rio Amazonas o maior rio do mundo em volume d'gua com uma vazo em sua foz

de, aproximadamente, 175 milhes de litros por segundo. A usina hidroeltrica de Itaipu

tambm a maior do mundo, em operao. A potncia instalada da usina de 12,6 X 109

W. Suponha que toda essa potncia fosse utilizada para aquecer a gua que flui pela foz

do rio Amazonas, sem que houvesse perdas de

energia.

Nesse caso, a variao de temperatura dessa gua, em grau Celsius, seria da ordem

de:

Dados:

calor especfico da gua c = 1,0 cal/gC

densidade da gua = 1,0 g/cm3

1 cal = 4,2 Joules

a) 10 2

b) 10 1

c) 10

d) 101

e) 102

33- Um aparelho de microondas utilizado para aquecer 100 g de gua (calor especfico

igual a 1 cal/g.C), de 25C a 73C. O aparelho gera 100 W de potncia, sendo que 80%

da energia produzida atinge a gua e totalmente convertida em calor.

Nessas condies, assinale a alternativa que corresponde a uma afirmao verdadeira.

Obs: Use 1 cal = 4J.

a) A energia total gerada pelo aparelho de microondas em cada segundo de 80 J.

b) O calor absorvido pela gua durante esse processo de aquecimento de 4800 J.

c) O rendimento desse processo de 20%.

d) O tempo necessrio para esse processo de aquecimento de 4 minutos.

34- O crebro de um homem tpico, saudvel e em repouso, consome uma potncia de

aproximadamente 16 W. Supondo que a energia gasta pelo crebro em 1 min fosse

completamente usada para aquecer 10 ml de gua, a variao de temperatura seria de,

aproximadamente,

Densidade da gua = 1,0.103 kg/m3

Calor especfico da gua = 4,2.103 J/kg.C

a) 0,5 C

b) 2 C

c) 11 C

d) 23 C

e) 48 C

35- Uma potncia de 2000 watts usada, durante 1,0 min, para elevar a temperatura, de

10 C para 60 C, de um slido de massa 0,50 kg.

Considerando que no h mudana de fase durante a elevao da temperatura, o calor

especfico deste slido, em unidade de J/(kg C), :

a) 4,8 x 103

b) 3,4 x 103

c) 5,6 x 103

d) 1,2 x 103

e) 0,8 x 103

36- Uma lmpada de 100 watts, ligada durante 12 minutos, consome energia suficiente

para vaporizar uma massa m de gua, inicialmente a 40 C e a presso de 1 atm.

Considerando o calor especfico da gua c = 1,0 cal/g C, o calor latente de

vaporizao da gua L = 540 cal/g, e que 1 cal = 4 Joules, conclui-se que m, expressa

em gramas, igual a:

a) 30

b) 25

c) 20

d) 15

e) 10

37- Um bloco de gelo com 725 g de massa colocado num calormetro contendo 2,50 kg

de gua a uma temperatura de 5,0C, verificando-se um aumento de 64 g na massa

desse bloco, uma vez alcanado o equilbrio trmico. Considere o calor especfico da gua

(c = 1,0 cal/gC) o dobro do calor especfico do gelo, e o calor latente de fuso do gelo de

80 cal/g.

Desconsiderando a capacidade trmica do calormetro e a troca de calor com o

exterior, assinale a temperatura inicial do gelo.

a) 191,4C

b) 48,6C

c) 34,5C

d) 24,3C

e) 14,1C

38- Um recipiente de material termicamente isolante contm 300 g de chumbo derretido

sua temperatura de fuso de 327 C.

Quantos gramas de gua fervente devem ser despejados sobre o chumbo para que, ao

final do processo, toda a gua tenha se evaporado e o metal solidificado encontre-se a

100 C ? Suponha que a troca de calor d-se exclusivamente entre a gua e o chumbo.

Dados:

Calor latente de vaporizao da gua = 540 cal/g

Calor latente de fuso do chumbo = 5,5 cal/g

Calor especfico do chumbo = 0,03 cal/g C

a) 3,0 g b) 3,4 g c) 5,5 g d) 6,2 g e) 6,8 g

39- Num dia muito quente, Roberto pretende tomar um copo de gua bem gelada. Para

isso, coloca, num recipiente termicamente isolado e de capacidade trmica desprezvel,

1000 g de gua a 15C e 200 g de gelo a 6C. Esperando pelo equilbrio trmico,

Roberto obter :

So dados:

calor especfico da gua = 1 cal/gC

calor especfico do gelo = 0,5 cal/gC

calor latente de fuso do gelo = 80 cal/g

a) 1020 g de gua e 180 g de gelo, ambos a 0C.

b) 1180 g de gua e 20 g de gelo, ambos a 0C.

c) 1100 g de gua e 100 g de gelo, ambos a 1C.

d) 1200 g de gua a 0C.

e) 1200 g de gua a 1C.

40- Um bloco de 10 kg de gelo a 0oC lanado, com uma velocidade de 10 m/s, sobre uma

pista spera mesma temperatura. Devido ao atrito, o bloco pra.

Supondo que toda energia mecnica foi recebida pelo corpo como energia interna e

considerando o calor latente de fuso do gelo 335 J/g, a massa do gelo que derrete , em

g, aproximadamente,

a) 1,5

b) 6

c) 15

d) 60

e) 120

41- Os aparelhos de ar condicionado utilizam como unidade de energia o Btu (British

thermal unit). Essa unidade no pertence ao Sistema Internacional de Unidades (S.I.),

baseado no Sistema Mtrico Decimal, e pode ser definida como a quantidade de calor

necessria para elevar a temperatura de 1,0 libra de gua de 63F para 64F.

Portanto, podemos afirmar que, em Joules, 1,0 Btu corresponde a:

Dados :

- o ponto de fuso e ebulio na escala Farenheit so, respectivamente, 32F e 212F

- uma libra de gua corresponde a 454 gramas

- calor especfico da gua = 1,0 cal/gC

- 1cal 4 J

a) 1,0 103 J b) 1,8 103 J c) 4,54 102 J d) 3,2 103 J e) 7,0 102 J

CONDUO

42- Uma taxa de calor de 3 kW conduzida atravs de um material isolante com rea de

seo reta de 10m2 e espessura de 2,5cm. Se a temperatura da superfcie interna

(quente) de 415oC e a condutividade trmica do material de 0,2 W/mK, qual a

temperatura da superfcie externa?

43- Uma parede de concreto com rea superficial de 20 m2 e espessura de 0,30m, separa

uma sala com ar-condicionado do ar ambiente. A temperatura da superfcie interna da

parede mantida a 25 oC e a condutividade trmica do concreto de 1W/mK.

a) Determine a perda de calor atravs da parede para temperaturas ambientes na

faixa de -15 a 38 oC que correspondem aos extremos atingidos no inverno e no

vero, respectivamente.

44- O fluxo de calor atravs de uma placa de madeira com 50mm de espessura, cujas

temperaturas das superfcies interna e externa so de 40 e 20oC, respectivamente,

foi determinado e igual a 40W/m2. Qual a condutividade trmica da madeira?

45- As temperaturas das superfcies interna e externa de uma janela de vidro, com

espessura de 5mm, so de 15 e 5oC, respectivamente. Qual a perda de calor atravs

de uma janela com dimenses de 1m de largura por 3m de altura? A condutividade

trmica do vidro igual a 1,4W/mK.

46- A cmara de um freezer um espao cbico com 2m de lado. Considere o fundo como

sendo perfeitamente isolado. Qual a espessura mnima de um isolamento a base de

espuma de poliestireno (k=0,030W/mK) que deve ser aplicado nas paredes do topo e

dos lados para garantir que a carga trmica que entra no freezer seja inferior a 500W,

quando a suas superfcies interna e externa se encontram a -10 e 35 oC,

respectivamente.

47- Qual a espessura necessria para uma parede de alvenaria com condutividade trmica

de 0,75W/mK se a taxa de transferncia de calor atravs dessa parede deve ser

equivalente a 80% da taxa de transferncia atravs de uma parede estrutural com

condutividade trmica de 0,25W/mK e espessura de 100mm? As superfcies de ambas

as paredes esto sujeitas mesma diferena de temperatura.

48- Um circuito integrado (chip) quadrado de silcio (k=150W/mK) possui w=5mm de lado

e uma espessura t=1mm. O chip est alojado no interior de um substrato de tal modo

que as superfcies laterais e inferior esto isoladas termicamente, enquanto sua

superfcie superior encontra-se exposta a uma substncia refrigerante. Se 4W esto

sendo dissipados pelos circuitos que se encontram montados na superfcie inferior do

chip, qual a diferena de temperatura que existe entre as suas superfcies inferior e

superior, em condies de regime estacionrio?

CONVECO

49. Voc experimenta um resfriamento por conveco toda vez que estende sua mo

para fora da janela de um veculo em movimento ou que a imerge em uma corrente de

gua fria. Com a superfcie de sua mo a uma temperatura de 30oC, determine o fluxo

de calor por conveco para (a) o caso de um veculo a 35 km/h em meio ao ar a -5 oC

e com coeficiente de transferncia de calor por conveco de 40W/m2K, e para (b)

uma corrente de gua com velocidade de 0,2m/s, temperatura de 10 oC e coeficiente

de transferncia por conveco de 900W/m2K. Qual a condio que o faria sentir mais

frio? Compare estes resultados com uma perda de calor de aproximadamente 30W/m2

para condies ambiente normais.

50. Ar a 40 0C escoa por sobre um cilindro longo, com 25mm de dimetro, que possui

um aquecedor eltrico no seu interior. Durante uma bateria de testes foram tomadas

medidas da potncia dissipada por unidade de comprimento do cilindro, P', necessria

para manter a temperatura da superfcie do cilindro em 300 oC para diferentes

velocidades V da corrente de ar, medidas em uma posio afastada da superfcie. Os

resultados obtidos foram os seguintes:

Velocidade do ar,V (m/s) 1 2 4 8 12

Potncia, P' (W/m) 450 658 983 1507 1963

(a) Determine o coeficiente de transferncia de calor por conveco para cada

velocidade e apresente os seus resultados em um grfico.

(b) Supondo que o coeficiente de conveco depende da velocidade de escoamento do

ar de acordo com uma relao do tipo h=CVn, determine os parmetros C e n para os

resultados obtidos na parte (a).

RESPOSTAS:

42. T2 = 651 K = 378 oC

44. K = 0,1 W/mK

45. qx = 8400 W

46. dx = 54mm

47. dx1 = 375mm

48. T = 1,1 oC

49. a) q" = 1400 W/m2 , b) 18000 W/m2