Considere uma panela de aço usada para ferver água em cima de um fogão elétrico. A parte inferior da panela tem uma espessura
e um diâmetro
. P fogão consome 1250 W de potência durante o aquecimento da água e
do calor gerado é transferido para o aquecimento da panela. Calcule o fluxo de calor envolvido nesse processo.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o enunciado pede.
– Enunciado em poucas palavras: temos um fogão elétrico que consome 1250 W e só 85% dessa energia vira calor útil para a panela de aço. A panela tem base circular de diâmetro e espessura
.
– Conteúdo da matéria: aqui é coisa básica de transferência de calor e definição de fluxo de calor (ou taxa de calor). Não envolve condução na espessura, só cálculo de potência útil e, em seguida, cálculo de fluxo de calor por área.
– O que vamos precisar:
– Enunciado em poucas palavras: temos um fogão elétrico que consome 1250 W e só 85% dessa energia vira calor útil para a panela de aço. A panela tem base circular de diâmetro
– Conteúdo da matéria: aqui é coisa básica de transferência de calor e definição de fluxo de calor (ou taxa de calor). Não envolve condução na espessura, só cálculo de potência útil e, em seguida, cálculo de fluxo de calor por área.
– O que vamos precisar:
- Calcular a potência que realmente entrou na panela:
. - Calcular a área da base da panela:
. - Definir fluxo de calor como potência por área:
.
Passo 2
Primeiro, a potência útil que entra na panela.
A eficiência é .
O fogão gera .
Então
A eficiência é
O fogão gera
Então
Aqui
é a taxa de calor que efetivamente passa para a panela por segundo.
Passo 3
Agora, calculamos a área da base da panela.
O diâmetro é , logo o raio é
.
A área de um círculo é
O diâmetro é
A área de um círculo é
Passo 4
Definição de fluxo de calor (
): é a potência por unidade de área.
Substituindo os valores:
Resposta
O fluxo de calor envolvido no processo é aproximadamente