Question

O sólido semi-infinito fornece uma idealização útil para muitos problemas práticos. Ele pode ser usado para determinar a transferência de calor transiente próxima à superfície da terra ou para aproximar a resposta transiente de um sólido finito, como uma placa espessa. Nessa segunda situação, a aproximação seria razoável para a porção inicial do transiente, durante a qual as temperaturas no interior da placa (em pontos distantes da superfície) estão essencialmente não influenciadas pela mudança nas condições superficiais.

Assim, uma definição simples de sólido semi-infinito é

Escolha uma:
a.
um corpo real que tem uma única superfície plana e se apresenta de forma bidimensional.

b.
um corpo real que tem uma única superfície plana e se apresenta de forma tridimensional.

c.
um corpo idealizado que apresenta diversas superfícies planas e se estende até ao infinito em todas as direções.

d.
um corpo real que apresenta diversas superfícies planas e se estende até o infinito em todas as direções.

e.
um corpo idealizado que tem uma única superfície plana e se estende até ao infinito em todas as direções.

A condução transiente ocorre principalmente quando um sólido experimenta uma mudança repentina em seu ambiente térmico, por exemplo, nos processos de tratamento térmico. Os métodos usados para se resolver tais problemas englobam o modelo de capacitância concentrada ou o modelo de sólido semi-infinito, transformada de Laplace, transformada integral, métodos numéricos (diferença finita, elemento finito, etc.) e métodos aproximados.



Considerando o contexto, avalie as afirmativas a seguir:



I. O método da capacitância concentrada é a hipótese de que a temperatura do sólido é espacialmente uniforme em qualquer instante durante o processo transiente.

II. No método da capacitância concentrada, o gradiente de temperatura no interior do corpo é levado em consideração nos cálculos.

III. Um processo de condução transiente inicia-se pela convecção imposta na superfície do sólido, mas dependendo do nível de temperatura, pode ocorrer transferência radiativa.
IV. Um problema simples e comum de condução transiente envolve um sólido que passa por uma súbita mudança no seu ambiente térmico.

Assinale a alternativa correta.

Escolha uma:
a.
Apenas a alternativa I está correta.

b.
Apenas as alternativas I, II e IV estão corretas.

c.
Apenas a alternativa II está correta.

d.
Apenas as alternativas I, III e IV estão corretas.

e.
Apenas a alternativa III está correta.

Em um processo de endurecimento brusco, barras de aço (r = 7832 kg/m3, cp = 434 J/kg.K e k = 63,9 W/m.K) são aquecidas em um forno a 850°C e depois resfriadas em banho de água a uma temperatura média de 95°C. O banho de água tem temperatura uniforme de 40°C e o coeficiente de transferência de calor por convecção (h) é 450 W/m2.K. As barras de aço têm diâmetro de 50 mm e comprimento de 2 m.



Figura 1. Barras de aço sendo resfriadas em banho e água.



u1s3 pós

Fonte da figura: CENGEL, Y.A.; GHAJAR, A. J. Transferência de calor e de massa. Ed. McGraw Hill, 4ª edição, Porto Alegre, 2012.

Com base nessas informações, o número de Biot e a transferência de calor à água durante o endurecimento de uma barra, são de, respectivamente:

Escolha uma:
a.
0,088 e 20,2 MJ.

b.
0,88 e 20,2 MJ.

c.
0,44 e 10,1 MJ.

d.
0,088 e 10,1 MJ.

e.
0,88 e 10,1 MJ.

Answer 1

RESP:

1. um corpo idealizado que tem uma única superfície plana e se estende até ao infinito em todas as direções.

2.  Apenas as alternativas I, III e IV estão corretas.

3.  0,088 e 10,1 MJ.

Answer 2

1. um corpo idealizado que tem uma única superfície plana e se estende até ao infinito em todas as direções.

2.  Apenas as alternativas I, III e IV estão corretas.

3.  0,088 e 10,1 MJ.