QUESTÃO 01 - ENADE 2023 (2 pontos) Suponha que um engenheiro tenha analisado o isolamento de um tubo fino que evita a condensação do fluido refrigerante conduzido. Usando um paquímetro, ele verificou que o tubo tem
de raio externo, mas esse raio chega a
com o isolamento de lã de vidro.
Considerou-se que a condutividade térmica da lã de vidro é de
e, após consulta na literatura, o engenheiro observou que o raio crítico de isolamento é dado por
Em que k é a condutividade térmica,
é o coeficiente de transferência de calor por convecção.
O engenheiro analisou também, como material alternativo, o isolamento de silicato de sódio, cuja condutividade térmica é de
.
Com base nas análises realizadas, o engenheiro concluiu corretamente que
a) A lã de vidro e o silicato de sódio têm o mesmo fluxo de calor.
b) A lã de vidro tem melhor isolamento com o aumento do raio do isolante.
c) O silicato de sódio tem melhor isolamento com o aumento do raio do isolante.
d) O silicato de sódio tem melhor fluxo de calor com o aumento do raio do isolante.
e) A lã de vidro tem menor fluxo de calor com a redução do raio do isolante.
Considerou-se que a condutividade térmica da lã de vidro é de
O engenheiro analisou também, como material alternativo, o isolamento de silicato de sódio, cuja condutividade térmica é de
Com base nas análises realizadas, o engenheiro concluiu corretamente que
a) A lã de vidro e o silicato de sódio têm o mesmo fluxo de calor.
b) A lã de vidro tem melhor isolamento com o aumento do raio do isolante.
c) O silicato de sódio tem melhor isolamento com o aumento do raio do isolante.
d) O silicato de sódio tem melhor fluxo de calor com o aumento do raio do isolante.
e) A lã de vidro tem menor fluxo de calor com a redução do raio do isolante.
Passo 1
O enunciado trata de um tubo cilíndrico de raio externo inicial de
que recebe uma camada de isolamento até
. O isolamento pode ser de lã de vidro (condutividade térmica
) ou de silicato de sódio
. O coeficiente de convecção externo vale
. Para um cilindro, o raio crítico do isolamento, isto é, o raio que separa o regime em que aumentar isolante aumenta a perda de calor daquele em que aumenta reduz a perda, é
Passo 2
Calculemos o raio crítico para a lã de vidro:
Passo 3
Calculemos o raio crítico para o silicato de sódio:
Passo 4
Comparemos o raio externo atual
com os raios críticos:
- Para a lã de vidro:
. Como o raio já está acima de , aumentar a espessura do isolante fará a perda de calor diminuir (isto é, melhora o isolamento). - Para o silicato de sódio:
. Como o raio está abaixo de , aumentar a espessura do isolante fará a perda de calor aumentar (isto é, piora o isolamento).
Passo 5
A única conclusão correta é que, ao aumentar o raio do isolante, a lã de vidro (cujo raio já supera o raio crítico) apresenta melhor isolamento (menor fluxo de calor), enquanto o silicato ainda está abaixo do seu raio crítico e teria maior fluxo se aumentássemos o isolante.
Resposta
b) A lã de vidro tem melhor isolamento com o aumento do raio do isolante.