A respeito da transferência de calor, julgue os itens:
A) Na condução de calor, o fluxo térmico na direção de transferência é igual ao produto do gradiente de temperatura nessa mesma direção pela condutividade térmica; o sinal negativo no produto é uma consequência do fato de o calor ser transferido na direção da temperatura decrescente.
B) Se forem utilizadas tubulações de paredes duplas em um processo de escoamento de petróleo no qual se produza vácuo entre elas, haverá uma diminuição da transferência de calor por condução e convecção entre o petróleo e o meio externo.
C) A forma geométrica do duto e do meio externo a ele não afeta a transferência de calor.
D) A velocidade de escoamento do ar no exterior do duto não afeta o processo de transferência de calor.
F) Se as temperaturas da fonte quente e da fonte fria forem reduzidas na mesma quantidade, o rendimento máximo da máquina não é alterado.
A) Na condução de calor, o fluxo térmico na direção de transferência é igual ao produto do gradiente de temperatura nessa mesma direção pela condutividade térmica; o sinal negativo no produto é uma consequência do fato de o calor ser transferido na direção da temperatura decrescente.
B) Se forem utilizadas tubulações de paredes duplas em um processo de escoamento de petróleo no qual se produza vácuo entre elas, haverá uma diminuição da transferência de calor por condução e convecção entre o petróleo e o meio externo.
C) A forma geométrica do duto e do meio externo a ele não afeta a transferência de calor.
D) A velocidade de escoamento do ar no exterior do duto não afeta o processo de transferência de calor.
F) Se as temperaturas da fonte quente e da fonte fria forem reduzidas na mesma quantidade, o rendimento máximo da máquina não é alterado.
Passo 1
O enunciado pede para julgar como verdadeiros ou falsos cinco itens sobre transferência de calor: condução, efeitos de vácuo, influência da geometria, velocidade de escoamento e rendimento máximo de máquina de Carnot. Vamos usar teoria de condução (Lei de Fourier), convecção, geometria de superfície e a fórmula do rendimento de Carnot.
Passo 2
Aplicamos a Lei de Fourier para condução unidimensional, que diz que o fluxo de calor por unidade de área é
onde
é a condutividade térmica e
o gradiente de temperatura. O sinal negativo indica que o calor flui no sentido de
decrescente. Portanto, o item A é verdadeiro.
Passo 3
Num espaço evacuado (vácuo) entre as paredes duplas de um tubo não há meio físico para condução nem convecção no vão anular. Assim, essa configuração reduz a transferência de calor por condução e por convecção entre o interior (petróleo) e o exterior. Logo, o item B é verdadeiro.
Passo 4
A forma geométrica do duto e do meio externo determina a área de troca e as características do escoamento (camada limite, coeficiente convectivo). Mudanças na geometria alteram a resistência térmica total. Assim, o item C é falso.
Passo 5
A velocidade do ar em torno do duto modifica o número de Reynolds e, consequentemente, o coeficiente de transferência convectiva
. Logo, a taxa de resfriamento varia com a velocidade do ar, e o item D é falso.
Passo 6
O rendimento máximo (Carnot) é
onde
devem ser em escala absoluta (kelvin). Se subtrairmos a mesma quantidade
de ambas, a razão
não é igual a
em geral. Portanto, o item F é falso.
Resposta
A) Verdadeiro
B) Verdadeiro
C) Falso
D) Falso
F) Falso
B) Verdadeiro
C) Falso
D) Falso
F) Falso