Departamento de Engenharia Mecânica - PUC–Rio
ENG 1012 - Fenômenos de Transporte
Primeira Prova - 2011.1
NOME:
No. Matrícula:
CONSULTA LIVRE A LIVROS E CADERNOS PRÓPRIOS
Provas a Lápis não têm direito à revisão
1ª. Questão (3,0 pontos). Considerando que o fluxo de calor, oriundo do sol,
que chega às camadas exteriores da atmosfera é estimado em 344 W/m2.
Responda: (a) Qual é o fluxo de calor que deixa a atmosfera da Terra? (b)
Se a atmosfera refletir cerca de 30% (isto é o albeido médio da Terra),
qual é a parcela que penetra na atmosfera? (c) Se a atmosfera absorver
cerca de 67 W/m2, qual é a fração da energia que atinge a atmosfera da
Terra que chega à superfície? (d) Se 30 W/m2, forem refletidos pela
superfície da Terra, qual é a absortividade média na superfície? (e) se há
esta absorvidade, por que a Terra não se esquenta? Resps: (a) 344 W/m2;
(b) 241 W/m2; (c) 50,6%; (d) 0,828.
2ª. Questão (2 pontos). Selecione a resposta certa, justificando seu
parecer. Para garantir o aumento da taxa de troca de calor por condução,
deve-se:
(a) aumentar a condutividade térmica, diminuir a espessura, diminuir a
menor temperatura e diminuir a área transversal;
(b) diminuir a condutivade térmica, aumentar a espessura e aumentar a
maior temperatura e manter a área transversal constante;
(c) manter a condutividade térmica, diminuir a espessura e aumentar a
menor temperatura e aumentar a área transversal;
(d) aumentar a condutividade térmica, diminuir a espessura; aumentar a
menor temperatura e manter constante a área transversal;
Resp. Nenhuma das respostas acima.
3ª. Questão (3 pontos). Considere uma placa de espessura L. Calor é
fornecido à placa em uma das fronteiras na taxa constante de Q” W/m2. A
outra fronteira dissipa calor por convecção em um meio de temperatura
uniforme, T∞, e com um coeficiente de troca de calor por convecção h.
Supondo que Bi < 0,1, determine o perfil transiente de temperaturas,
considerando que em t = 0, a temperatura é T∞. Determine Q” de forma
que em regime permanente, a temperatura seja igual a 2 T∞.
Resp:
T(t)  T  (2  e

h
t
cL
)
4ª. Questão (2,0 pontos). Um isolante (k = 0,1 W/m.K) deve ser usado para
reduzir a troca de calor entre dois ambientes. A temperatura do ambiente
da esquerda é 200ºC e o coeficiente de troca de calor por convecção vale 10
W/m2.K e a temperatura do ambiente da direita vale 40ºC, com um
coeficiente de troca de calor por convecção igual a 50 W/m2.K.
(a)
Determine a espessura de isolante para que a taxa de troca de calor seja
inferior a 1000 W/m2 e (b) considerando que a máxima temperatura de
trabalho do isolante seja 95ºC, determine a localização ideal do isolante
(isto é, se ele deve ser colocado no lado esquerdo ou do direito da parede, k
= 5 W/m.K e t = 5 cm). Considere regime permanente. Resp (a) 3 mm e (b)
lado direito.