Encontra-se suspensa no ar, que está a 20^circ C, uma esfera de 25 cm de diâmetro e temperatura de 120^circ C. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção natural entre a esfera e o ar for de 15 W / m 2 K, determine a taxa de perda de calor da esfera. ( R=294,5 W )

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que temos uma esfera de diâmetro a imersa em ar a . O coeficiente de convecção natural é .
Matéria envolvida: transferência de calor por convecção.
O que vamos precisar:
  • A área externa da esfera,
  • A diferença de temperatura ,
  • A fórmula básica de convecção: .

Passo 2

Antes de tudo, entenda a teoria: na convecção natural o calor flui da superfície quente para o fluido frio por um “forçante” que chamamos de coeficiente dot Q = h ; A ; l(Ts - Tinftyr) . A expressão geral é
Aqui é a taxa de perda de calor (em watts), a área de troca e .

Passo 3

Vamos achar a área da superfície da esfera. A fórmula é
A = pi,D^2
Substituindo A = pi times (0,25)^2 = pi times 0,0625 approx 0,19635;m^2 :

Passo 4

Agora coloca tudo na fórmula da convecção:
De
dot Q = h,A,De
Fazendo as contas:
dot Q = 15 times 0,19635 times 100 approx 294,5;W

Resposta

A esfera perde calor à taxa de aproximadamente
dot Q approx 294,5;W

Exercícios relacionados