O resfriamento de um corpo em um meio com temperatura constante, é descrito pela seguinte equação diferencial:

dT/dt = -k*(T - Ta)

Onde:

T(t): temperatura do corpo em função do tempo, (°C).

Ta: temperatura ambiente, (°C).

k: constante de proporcionalidade, (1/s).

t: tempo, (s). 

Se um corpo inicialmente a 100°C é colocado em um ambiente a 20°C e após 10 minutos sua temperatura é de 60°C, qual é o valor aproximado da constante k?

A convecção pode ser classificada como convecção natural (ou livre) ou forçada, dependendo de como o movimento do fluido é iniciado. Na convecção forçada, o fluido é forçado a escoar sobre a superfície ou dentro de um tubo por meios externos, como bomba ou ventilador. Na convecção natural, qualquer movimento do fluido é causado por meios naturais, como o efeito empuxo, que se manifesta com fluidos quentes subindo e fluidos frios descendo. A experiência mostra que a transferência de calor por convecção depende fortemente das propriedades do fluido, como viscosidade dinâmica, condutividade térmica, densidade e calor específico, assim como da velocidade do fluido. Ela também depende da geometria e da rugosidade da superfície sólida, além do tipo de escoamento do fluido (modo laminar ou turbulento).

Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I. Todas as observações experimentais indicam que a temperatura do fluido é maior próximo à superfície do que nas camadas adjacentes do fluido.

PORQUE

II. O fluido, em contato direto com um sólido, “adere” à superfície por causa dos efeitos viscosos, atingindo repouso completo na superfície, onde não há escorregamento.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

A determinação das taxas de transferência de calor de um sistema e, consequentemente, o tempo de aquecimento ou resfriamento e a variação de temperatura são os objetivos da transferência de calor. A termodinâmica trabalha com estados termodinâmicos em equilíbrio e transformações de um estado de equilíbrio para outro. A transferência de calor, por sua vez, trabalha com sistemas que não estão em equilíbrio térmico, pois são fenômenos de não equilíbrio termodinâmico. O estudo da transferência de calor não pode ser baseado apenas nos princípios da termodinâmica. A primeira lei estabelece que a taxa de energia transferida para um sistema deve ser igual à taxa de crescimento de sua energia.

Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I. Quanto maior o gradiente de temperatura, maior a taxa de transferência de calor.

PORQUE

II. A taxa de calor transferido deve ser na direção da maior temperatura.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

Condução é a transferência de energia das partículas mais energéticas de uma substância para partículas vizinhas adjacentes menos energéticas, como resultado da interação entre elas. A condução pode ocorrer em sólidos, líquidos ou gases e a sua taxa de transferência de calor é definida pela equação da figura abaixo. Em líquidos e gases, a condução deve-se às colisões das moléculas em seus movimentos aleatórios. Nos sólidos, ela acontece por causa da combinação das vibrações das moléculas em rede, e a energia é transportada por elétrons livres.

Considerando a condução de calor em regime permanente através de uma grande parede de espessura ∆𝑥 = 𝐿 e área 𝐴 e a equação da taxa de condução de calor, assinale a alternativa CORRETA:

A figura a seguir ilustra os escoamentos que ocorrem em um trocador de calor.

Esse trocador de calor é do tipo

Um forno industrial possui uma parede de 20cm de espessura, e temperaturas interna e externa de 1800 e 1200 graus Kelvin, respectivamente.
Sabendo-se, ao longo de duas horas, perdeu-se uma quantidade de 9,6kWh de calor por condução para cada metro quadrado dessa parede, a condutividade térmica do material da parede, em W/(m.K), vale

A figura a seguir mostra o diagrama Pressão-Volume (PV) de um ciclo de um motor.

Este diagrama configura um ciclo

A figura a seguir mostra alguns pontos no diagrama temperatura (T) - entropia (S) de um gás.

O ciclo de Carnot é aquele que percorre o caminho:

Considere um setup de testes, instrumentado para medir diversos canais de temperaturas em diversos pontos de um equipamento sob teste, instalado dentro de uma câmara de simulação espacial. Durante os testes, a câmara estará em alto vácuo e a temperatura de suas paredes será mantida por volta de -196ºC.
Nesse caso, os arquitetos térmicos, que acompanham os testes, deverão estar atentos às trocas de calor

Durante a preparação do satélite para lançamento e voo, um dos testes ambientais normalmente aplicados é o teste termovácuo realizado dentro de uma câmara térmica.
A respeito das funções do teste termovácuo para satélites artificiais, analise as afirmativas a seguir.
I. Verificar se o satélite é capaz de suportar os limites extremos de temperatura em um ambiente de alto vácuo.
II. Verificar se o subsistema de controle térmico do satélite mantém os equipamentos embarcados dentro das suas faixas de temperatura de operação.
III. Verificar a resistência mecânica da estrutura primária do satélite devido a ação das cargas térmicas.
IV. Fornecer dados experimentais para a calibração dos modelos matemáticos utilizados para prever a distribuição de temperatura do satélite em todo o seu ciclo de vida.
Está correto o que se afirma em

Durante um processo de aquecimento, uma chapa de metal com área de superfície de 0,5 m² é aquecida a uma temperatura de 200°C. Se a chapa é exposta a um ambiente com temperatura constante de 50°C e o coeficiente de transferência de calor convectivo é de 100 W/m²K, qual é a taxa de transferência de calor da chapa para o ambiente?

Em relação ao regenerador de calor, assinale a opção correta.  

Um trocador de calor é um dispositivo construído para transferir energia térmica de um fluido para outro. Com relação ao projeto de trocadores e considerando LMTD como a diferença de temperatura média logarítmica e NTU como o número de unidades de transferência, assinale a opção correta. 

Mesmo no vácuo, onde não há partículas, a transferência de calor ainda pode acontecer, garantindo assim que a energia térmica se propague. Nesse sentido, a propagação de calor no vácuo ocorre por:

Transferência de calor é a energia térmica em trânsito devido à uma diferença de temperaturas, podendo ocorrer de três modos: condução, convecção e radiação. Em relação a esses modos é correto afirmar.