Exercícios Resolvidos de Convecção

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Enunciado

A área total de transferência de calor do condensador de uma geladeira doméstica é igual a 1   m 2 . A temperatura da superfície externa do condensador é 35   ° C e o coeficiente médio de transferência de calor na superfície externa do condensador é igual a 15   W / m 2 K . Qual é a quantidade de calor transferida do condensador para o ambiente durante 15 minutos de operação da geladeira.

Passo 1

E aí, galera! Está com energia para exercitar a teoria com essa questão de convecção?

Antes de começar o exercício é necessário ressaltar que o enunciado está incompleto. Faltou ele dizer que a temperatura do ar que está ao redor do condensador vale 20   ° C .

Essa questão quer saber quanto vale o calor Q que o condensador da geladeira libera para o ambiente durante os 15 minutos que ela fica ligada. Para calcular o valor de Q precisamos lembrar que a taxa de calor Q ˙ é o calor que o condensador libera a cada segundo. Logo, Q é a quantidade de segundos Δ t que a geladeira fica ligada multiplicada por Q ˙ .

Q = Q ˙ Δ t

Q ˙ é a taxa de calor que o condensador libera por conta da convecção. Como se trata de uma questão de convecção, podemos calcular essa taxa de calor através da lei de resfriamento de Newton.

Q ˙ = h A T s - T f

onde A é a área de 1   m 2 do condensador, T s é a temperatura da superfície que está sendo resfriada (temperatura da superfície do condensador), T f é a temperatura do fluido que está recebendo calor (temperatura do ar a 20   ° C ) e h é o coeficente de transferência de calor por convecção que vale 15   W / m 2 K . Com esses dados, achamos Q no passo seguinte!

Passo 2

Pra ficar mais claro o que cada dado significa e o que precisamos calcular, as informações do enunciado estão organizadas na figura abaixo. Depois de ver a figura podemos partir pra resolução.

Para achar Q ˙ , basta substituir as informações que temos na equação que temos:

Q ˙ = h A T s - T f

Q ˙ = 15 × 1 × 35 - 20

Q ˙ = 225   W

Antes de substituir Q ˙ na equação de Q , precisamos converter Δ t de minuto pra segundo, multiplicando por 60 !

Q = Q ˙ Δ t

Q = 225 × 900

Q = 202500   J

Aeeee! Ponto pra gente! Concluímos a questão!

Resposta

Q = 202500   J

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