Este documento apresenta 12 questões sobre transferência de calor e massa. As questões cobrem tópicos como gasto de energia em aparelhos de ar-condicionado, propriedades de materiais para atiçadores de lareira, taxas de transferência de calor através de barras e placas de diferentes materiais, e o uso do método das diferenças finitas para calcular temperaturas em uma placa retangular. Os alunos devem resolver as questões e fornecer seus nomes e matrículas.

1. Prova de Transferência de calor e massa 1 – 2° Avaliação
Professor: Arthur dos Reis Lemos Fontana
Integrantes da equipe
Nome/Matrícula_________________________________________________________
Nome/Matrícula_________________________________________________________
Nome/Matrícula_________________________________________________________
Nome/Matrícula_________________________________________________________
Nome/Matrícula_________________________________________________________
Resolva as questões a seguir:
Questão 1:
É muito comum o amplo uso de aparelhos de ar-condicionado durante o verão.
Uma residência possui uma parede, de área 40 m² e espessura 20 cm, separando o
ambiente interior do exterior. Se a temperatura externa é de 33 ºC, e deseja-se
manter a interna igual a 23 ºC, qual será o gasto, por hora, de aparelho ligado,
considerando-se, apenas, essa parede separadora?
Dados: A condutividade térmica da parede é igual a 1,25.10-3 kW/mK (1,25.10³
W/K), e o custo da energia elétrica, em kWh, é de R$ 0,60.
Questão 2:
Um atiçador é uma barra rija e não inflamável usada para empurrar lenha ardente em uma
lareira. Para segurança e conforto durante o seu uso, o atiçador deve ser feito de um
material com quais propriedades? (assinale a alternativa correta)
a) alto calor específico e alta condutividade térmica.
b) baixo calor específico e baixa condutividade térmica.
c) baixo calor específico e alta condutividade térmica.
d) alto calor específico e baixa condutividade térmica.
Questão 3:
Um bloco de metal está em contato com uma fonte quente a 200°C e com o ar ambiente
a 25°C. A condutividade térmica do metal é de 50 W/(m·K), a área de contato é de 0,2

2. m² e a espessura do bloco é de 0,1 m. Qual é a taxa de transferência de calor através do
bloco?
Questão 4:
Uma barra de metal com uma condutividade térmica de 80 W/(m·K) e uma área de seção
transversal de 0,01 m² possui uma diferença de temperatura de 100°C entre suas
extremidades. Qual é a taxa de transferência de calor através da barra?
Questão 5:
Uma placa de isolamento térmico com uma espessura de 5 cm é usada para reduzir a
perda de calor através de uma parede. Se a condutividade térmica do isolamento é de 0,1
W/(m·K) e a área da parede é de 2 m², qual é a taxa de transferência de calor através do
isolamento quando a diferença de temperatura entre os lados da parede é de 30°C?
Questão 6:
Uma barra de metal de 1 m de comprimento e área de seção transversal de 0,02 m² possui
uma condutividade térmica de 150 W/(m·K). A extremidade esquerda da barra está
mantida a 100°C, e a extremidade direita está mantida a 20°C. Qual é a taxa de
transferência de calor através da barra?
Questão 7:
Uma placa retangular de material isolante tem dimensões de 0,5 m por 0,4 m e espessura
de 10 cm. A condutividade térmica do isolante é de 0,08 W/(m·K). Se a diferença de
temperatura entre as faces da placa for de 40°C, qual será a taxa de transferência de calor
através da placa?
Questão 8:
Uma esfera de cobre sólido com raio de 5 cm está inicialmente a uma temperatura
uniforme de 200°C. Ela é submersa em um banho de óleo térmico mantido a 50°C. A
condutividade térmica do cobre é de 385 W/(m·K). Quanto tempo levará para que o centro
da esfera atinja uma temperatura de 75°C?
Questão 9:
Uma placa retangular de cobre (condutividade térmica: 385 W/(m·K)) possui uma área
de seção transversal de 0,03 m² e uma espessura de 2 cm. A temperatura em uma das
faces é mantida a 100°C, enquanto a outra face é mantida a 30°C. Qual é a taxa de
transferência de calor através da placa?
Questão 10:
Uma haste cilíndrica de alumínio (condutividade térmica: 205 W/(m·K)) tem um
comprimento de 0,5 m e uma área de seção transversal de 0,005 m². A temperatura em
uma extremidade é mantida a 200°C, e na outra extremidade, a 50°C. Determine a taxa
de transferência de calor ao longo da haste.

3. Questão 11:
Uma placa composta consiste em uma camada interna de alumínio (condutividade
térmica: 205 W/(m·K)) e uma camada externa de aço (condutividade térmica: 50
W/(m·K)). A espessura da camada de alumínio é de 5 cm, e a espessura da camada de
aço é de 2 cm. A face interna da placa está mantida a 150°C, enquanto a face externa está
em contato com o ar ambiente a 25°C. Qual é a taxa de transferência de calor através da
placa composta?
Questão12:
Uma placa retangular de metal com dimensões 0,2 m x 0,3 m tem uma condutividade
térmica de 100 W/(m·K). As temperaturas nas bordas da placa são mantidas constantes:
100°C na borda superior, 50°C na borda esquerda, 25°C na borda inferior e 75°C na borda
direita. Divida a placa em uma grade de nós (pontos) e use o método das diferenças finitas
para calcular as temperaturas nos pontos internos após um certo número de iterações.
BOA SORTE.