-
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