Considere uma panela com 4,5 kg de água a 14^circ C. A base da panela tem diâmetro de 22 cm e está sobre a chama do fogão, que fornece calor a uma taxa média de transferência q=850 W. Considere para a água um valor médio de Cp de 4,20 kJ kg^-1 K^-1 e despreze o calor para aquecer o metal da panela. Calcular:
o fluxo de calor médio na base da panela.

Passo 1

Beleza, então temos uma panela com 4,5 kg de água a 14 °C, ela está apoiada numa chama que entrega calor a uma taxa (potência térmica) de
q = 850 W
A base da panela é circular, com diâmetro de 22 cm. Aí o exercício pede “o fluxo de calor médio na base da panela”, que é basicamente “quantos watts de calor passam por metro quadrado dessa base”.
Conteúdo que vamos usar:
  • Cálculo de área de um círculo (geometria básica).
  • Definição de fluxo de calor: .

Passo 2

Primeiro calcula a área da base da panela. A base é um círculo de diâmetro r = d2 = 0,11 m , então o raio é
A = pi r^2
A área de um círculo é
A = pi times (0,11 m)^2 = pi times 0,0121 m^2 approx 0,0380 m^2
Substituindo:

Passo 3

Agora, pela definição de fluxo de calor phi = qA (potência por área), temos
phi = 850 W0,0380 m^2 approx 2,24times 10^4 W/m^2
Substituindo e :

Resposta

O fluxo de calor médio na base da panela é aproximadamente
boxed2,24times 10^4 W/m^2

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