Considere uma garrafa de suco refrigerada a uma temperatura de 7^circ C que é deixada sobre uma mesa com temperatura ambiente de 30^circ C e coeficiente convectivo associado à convecção natural na superficie da garrafa de 15 W / m^2 K. A emissividade da superfície da garrafa é de 0,9 e a temperatura das paredes é também 30^circ C. Considerando que a temperatura da superficie da garrada permaneça constante em 7^circ C durante todo o processo de troca de calor, determine:
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:
  • 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
q'' = h,(Tinfty - Ts)
onde
  • h é o coeficiente de convecção,
  • é a temperatura do ar,
  • é a temperatura da superfície.

Passo 3

Agora basta aplicar:
  1. Calcular a diferença de temperatura q'' = 15,Wm^2cdotK times 23,K K.
  2. Multiplicar pelo coeficiente h:

Passo 4

Fazendo a conta:
q'' = 15 times 23 = 345 W/m^2

Resposta

O fluxo de calor por unidade de área que a garrafa absorve do ambiente, devido à convecção natural, é
boxed345 W/m^2

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