Considere uma garrafa de suco refrigerada a uma temperatura de
que é deixada sobre uma mesa com temperatura ambiente de
e coeficiente convectivo associado à convecção natural na superficie da garrafa de 15
. A emissividade da superfície da garrafa é de 0,9 e a temperatura das paredes é também
. Considerando que a temperatura da superficie da garrada permaneça constante em
durante todo o processo de troca de calor, determine:
o fluxo de calor que a garrafa absorve com o ambiente devido à convecção.
o fluxo de calor que a garrafa absorve com o ambiente devido à convecção.
Passo 1
Beleza, amigo! O exercício pede pra gente descobrir quanta energia (fluxo de calor) a garrafa fria (7 °C) vai “pegar” do ar mais quente (30 °C) só por convecção natural.
Conteúdo: transferência de calor por convecção.
O que precisamos: a lei de Newton do resfriamento (ou aquecimento) e os dados dados:
Conteúdo: transferência de calor por convecção.
O que precisamos: a lei de Newton do resfriamento (ou aquecimento) e os dados dados:
- Temperatura do líquido/superfície, Ts = 7 °C
- Temperatura do ambiente, T∞ = 30 °C
- Coeficiente convectivo, h = 15 W/(m²·K)
Passo 2
Primeiro, lembra da teoria de convecção: quando há um fluido (ar) em contato com uma superfície a outra temperatura, há troca de calor. A lei de Newton diz que o fluxo de calor por área (q″, em W/m²) é dado por
onde
- h é o coeficiente de convecção,
-
é a temperatura do ar, -
é a temperatura da superfície.
Passo 3
Agora basta aplicar:
- Calcular a diferença de temperatura
K. - Multiplicar pelo coeficiente h:
Passo 4
Fazendo a conta:
Resposta
O fluxo de calor por unidade de área que a garrafa absorve do ambiente, devido à convecção natural, é