Uma camada de gelo de 5 mm de espessuraé formada sobre o pára-brisa de un carro quando estacionado durante uma noite fria na qual a temperatura ambiente é de
. Após a partida, utilizando um novo sistema de descongelamento, a superfí-
icie interior é subitamente exposta a uma corrente de ar a
. Admitindo que o gelo se comporte como uma camada de isolante na superfície exterior, que coeficiente de transmissão de calor por convecção interno permitiria que a superfície exterior atingisse
em 60 s ? As propriedades termofísicas do párabrisa s̃ao
.
icie interior é subitamente exposta a uma corrente de ar a
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que rolou uma camada de gelo de 5 mm (L=0,005 m) no para-brisa, tudo a –20 °C. Quando a gente liga o carro, joga um ar a 30 °C na face interna e assume que o gelo é só uma camada isolante (ou seja, desprezamos convecção pra fora). A ideia é descobrir qual deve ser o coeficiente de convecção interno
para que a superfície externa (do gelo) aqueça de –20 °C até 0 °C em 60 s.
Conteúdo: aquecimento transiente por convecção (método da capacitância lumped). Vamos precisar da fórmula da solução exponencial e dos dados de densidade , calor específico
e espessura
.
Conteúdo: aquecimento transiente por convecção (método da capacitância lumped). Vamos precisar da fórmula da solução exponencial e dos dados de densidade
Passo 2
Explicando a teoria: no método lumped a temperatura do corpo é quase uniforme, e a equação é
onde
-
= temperatura inicial (–20 °C), -
= temperatura do ar quente (30 °C), -
= temperatura do corpo em t (aqui queremos 0 °C em t=60 s), -
= (espessura) se a área A se cancela.
Passo 3
Vamos isolar
. Primeiro escrevemos
Como
, isto vira
Passo 4
Agora é só operar:
então
Resposta
O coeficiente de convecção interno deve ser aproximadamente