Baixe Atividade – Transferência de Calor – Capítulo 2 Incropera – 7ª Edição e outras Exercícios em PDF para Calor e Transferência de Massa, somente na Docsity! INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA – CAMPUS JOINVILLE CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: TRANSFERÊNCIA DE CALOR Atividade – Transferência de Calor – Capítulo 2 Incropera – 7ª Edição 1) Na formulação geral da lei de Fourier (aplicável em qualquer geometria), quais são as grandezas vetoriais e as escalares? Por que há um sinal de menos no lado direito desta equação? q”x: Taxa de transferência de ca calor na direção X (grandeza vetorial) k: Condutividade térmica (Grandeza vetorial) T: Temperatura (Grandeza escalar) L: Epessura (Grandeza escalar) O k é negativo, pois o calor é transferido no sentido da temperatura decresecnte. 2) O que é uma superfície isotérmica? O que pode ser dito sobre o fluxo térmico em qualquer local desta superfície? Superfície isotérmica é uma sperfície de temperatura constante formada por elementos que possuem a mesma temperatura. O fluxo térmico será sempre normal há uma superfície isotérmica, independente do ponto. 3) Qual forma a lei de Fourier assume em cada direção ortogonal dos sistemas de coordenadas cartesiano, cilíndrico e esférico? Em cada caso, quais são as unidades do gradiente de temperatura? Você pode escrever de cabeça cada equação? Cartesiano Cilíndrico Esférico O gradiente de temperatura na lei de Fourier deve ter unidades de K/m. Por esse motivo, ao determinar o gradiente para uma coordenada angular, ele deve estar expresso em termos de uma variação diferencial de comprimento do arco. 4) Uma propriedade da matéria importante é definida pela lei de Fourier. Qual é ela? Qual é seu significado físico? Quais são suas unidades? A lei de Fourier é uma expressão que define uma importante propriedade dos materiais, a condutividade térmica. Ela fornece uma indicação da taxa na qual a energia é transferida pelo processo de difusão. Suas unidades são: W/(m*k) 5) O que é um material isotrópico? Define-se por material isotrópico, quando suas propriedades mecânicas são as mesmas em todas as direções. 6) Por que geralmente a condutividade térmica de um sólido é maior do que a de um líquido? Por que a condutividade térmica de um líquido é maior do que a de um gás? Isso geralmente ocorre, pois na maioria das vezes existe uma diferença no espaçamento intermolecular nos difrentes tipos de estado da matéria. 7) Por que geralmente a condutividade térmica de um sólido condutor elétrico é maior do que a de um não condutor? Isso se deve ao caso de que em um sólido condutor elétrico existem elétrons livres, que por sua vez contribuem para a consutividade térmica. Já em materiais não condutores isto não ocorre. 8) É a condutividade térmica efetiva de um sistema de isolamento uma manifestação verdadeira da eficácia com a qual calor é transferido através do sistema somente por condução? Exatamente. Somente por condução. 9) Por que a condutividade térmica de um gás aumenta com o aumento da temperatura? Por que ela é aproximadamente independente da pressão? A condutividade térmica de um gás aumentas pois a velocidade molecular média varia diretamente com a raiz quadrada da temperatura absoluta e inversamente com a raiz quadrada da massa molecular de um gás. O calor específico a volume constante também aumenta com o aumento da temperatura. Conforme a pressão aumenta, a massa específica  aumenta, mas o livre percurso médio lP diminui quase na mesma proporção e o produto lP. permanece constante, isto é, a condutividade térmica dos gases não varia muito com a pressão 10) Qual é o significado físico da difusividade térmica? Como ela é definida e quais são suas unidades? É uma propriedade específica do material, para caracterizá-lo quanto à condução instável de calor. Este valor descreve quão rapidamente um material reage à mudanças de temperatura. A difusividade térmica é definida pela condutividade térmica dividida por densidade e capacidade específica de calor a pressão constante. Suas unidades são m²/s.

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