Exercícios sobre lei de Fourier
Esta lista de exercícios aborda a Lei de Fourier, que determina o fluxo de calor através de uma superfície em função de suas dimensões.
Publicado por: Joab Silas da Silva JúniorQuestões
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Questão 1
(IME-RJ)
Um objeto de 160 g de massa repousa, durante um minuto, sobre a superfície de uma placa de 30 cm de espessura (L) e, ao final desse experimento, percebe-se que o volume do objeto é 1% superior ao inicial. A base da placa é mantida em 195 ºC, e nota-se que a sua superfície permanece em 175 ºC. A fração de energia, em percentagem, efetivamente utilizada para deformar a peça é:
Dados:
- Condutividade térmica da placa (K): 50 w/m°C
- Calor específico do objeto (c): 432 J/kg°C
- Coeficiente de dilatação linear(α): 1,6.10–5 ºC–1
- Área da placa (A): 0,6 m2
a) 4
b) 12
c) 18
d) 36
e) 60
Letra B
Inicialmente, utilizando a Lei de Fourier, deve-se determinar o fluxo de calor (Φ):
Sabendo que o fluxo de calor é definido pela razão entre o calor transmitido e o tempo, podemos determinar a quantidade de calor total transmitida entre as duas regiões da placa.
A partir da equação da dilatação volumétrica, podemos determinar a variação de temperatura sofrida pelo objeto. Devemos lembrar que o coeficiente de dilatação volumétrica (γ) corresponde ao triplo do coeficiente de dilatação linear (α).
De posse da variação de temperatura sofrida pelo objeto, podemos agora determinar a quantidade de calor efetivamente recebido por ele.
O calor efetivamente recebido pelo objeto (14376,96 J) corresponde a aproximadamente 12% do calor total (120000J) trocado entre as superfícies da placa.
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Questão 2
(UFT-TO) Uma sala de estúdio é mantida à temperatura de 20 ºC e encontra-se separada de uma sala vizinha, à temperatura ambiente de 30 ºC, por uma janela retangular de vidro, de 8,0 mm de espessura, 1,0 m de altura por 1,5 m de largura. Sabendo que a condutividade térmica do vidro é 0,80 W/m.K, o total de calorias transmitidas pela janela, após 4,2 minutos é de, aproximadamente:
a) 1,50 kcal.
b) 37,8 kcal.
c) 60,0 kcal.
d) 90,0 kcal.
e) 126 kcal.
Letra D
Inicialmente, deve-se determinar o fluxo de calor (Φ) entre as duas salas:
Sabendo que o fluxo de calor é definido pela razão entre o calor transmitido e o tempo, podemos determinar a quantidade de calor total transmitida.
Adotando que 1 cal = 4,2 J, temos:
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Questão 3
Marque a alternativa correta a respeito da Lei de Fourrier.
a) A Lei de Fourier determina a quantidade de calor trocada entre duas regiões de uma superfície em função de suas dimensões.
b) A Lei de Fourier determina o fluxo de calor entre duas regiões de uma superfície em função de suas dimensões.
c) A Lei de Fourier mostra que o fluxo de calor entre duas regiões de uma superfície independe de suas dimensões.
d) Na lei de Fourier, o fluxo de calor e a condutividade térmica do material que compõe a superfície são inversamente proporcionais.
e) Todas as alternativas anteriores estão incorretas.
Letra B
A Lei de Fourier determina o fluxo de calor entre duas regiões de uma superfície em função de suas dimensões.
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Questão 4
A condutividade térmica é a constante de proporcionalidade presente na Lei de Fourier. Sobre essa constante, marque a alternativa correta.
a) É uma característica própria de cada material.
b) Depende do estado de agregação das moléculas do material.
c) Possui um valor fixo preestabelecido.
d) É determinada na unidade Joule por segundo (J/s).
e) Todas as alternativas estão incorretas.
Letra A
A constante de proporcionalidade presente na Lei de Fourier caracteriza o material pelo qual flui o calor.