SóProvas


ID
769063
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
Banco da Amazônia
Ano
2012
Provas
Disciplina
Engenharia Mecânica
Assuntos

Uma esfera de cobre com condutividade de 400 W.Km -1 , de raio igual a 1 cm, inicialmente a 400 K, é mergulhada em um grande recipiente de óleo à temperatura de 300 K. O coeficiente de transferência de calor por convecção do processo é igual a 10 W . K-1 . m-2 . Em face dessas condições hipotéticas e considerando-se aplicações típicas de engenharia, conclui-se que a temperatura no interior da esfera será homogênea durante o processo de resfriamento.

Alternativas
Comentários
  • Alguém que entendeu sabe explicar??

  • Marcondes, calcula o número de Biot. Bi = (h*comprimento característico)/k, onde comprimento característico = Volume da superfície/ Área da superfície. Você vai encontrar um valor de 8,3*10^-5. Como esse valor é menor que 0,1, você pode considerar que a temperatura em toda esfera é a mesma.

    Olha esse trecho da wikipedia:

    O número de Biot é usado para definir o método a ser utilizado na solução de problemas de transferência de calor transiente.

    Em geral, problemas envolvendo pequenos números de Biot (muito menores que 1) são termicamente simples, devido a campos de temperatura uniformes dentro do corpo. Números de Biot muito maiores que 1 apontam problemas de maior dificuldade devido a não uniformidade dos campos de temperatura dentro do objeto.

    O número de Biot tem uma variedade de aplicações, incluindo o uso em cálculos de transferência de calor em superfícies estendidas. O significado físico do número de Biot pode ser razoavelmente compreendida imaginando-se o fluxo de calor a partir de uma pequena esfera de metal quente, repentinamente imerso em uma piscina, para o fluido circundante. O fluxo de calor experimenta duas resistências: a primeira dentro do metal sólido (a qual é influenciada tanto pelo tamanho como pela composição da esfera), e o segundo na superfície da esfera. Se a resistência térmica da interface fluido/esfera excede aquela resistência térmica oferecida pelo interior da esfera metálica, o número de Biot será menor que um. Para sistemas onde é muito inferior a um, o interior da esfera pode ser presumido como sempre tendo a mesma temperatura, embora esta temperatura possa estar mudando, na medida em que o calor passa para a superfície da esfera. A equação para descrever essa mudança de (relativamente uniforme) temperatura dentro do objeto, é uma exponencial simples descrita na ..

    Em contrapartida, a esfera de metal pode ser grande, fazendo com que o comprimento característico aumente a tal ponto que o número de Biot é maior que um. Agora, gradientes térmicos dentro da esfera tornam-se importantes, apesar de o material da esfera ser um bom condutor. Equivalentemente, se a esfera é feita de um material isolante (pobremente condutivo), tal como madeira ou "", a resistência interna ao fluxo de calor vai superar a da contorno fluido/esfera, mesmo com uma esfera muito menor. Neste caso, novamente, o número de Biot será maior do que um.

  • Se Bi= h* Lc / K < 0,1 ; Lc=Raio/3 ( caso esfera ) -> a taxa de transferência de calor dentro da esfera é constante. A temperatura varia de forma linear com o raio.

    Para tubos Lc= Raio/2

    Para paredes planas Lc= L