- Uma esfera de aço com 2 cm de diâmetro inicialmente à temperatura de
tem de arrefecer até aos
em 1 minuto, pelo que é exposta a ar à temperatura de
. Qual o coeficiente de convecção que deve existir entre o ar e a esfera.
Passo 1
O enunciado diz que uma esfera de aço de diâmetro
parte da temperatura inicial de
e deve cair para
em
quando exposta a ar a
.
Conteúdo: Lei do resfriamento de Newton e balanço de energia térmica (massa térmica).
Conteúdo: Lei do resfriamento de Newton e balanço de energia térmica (massa térmica).
Passo 2
Pela lei de Newton, a temperatura
de um corpo submetido a convecção satisfaz
onde
,
,
,
,
é o coeficiente de convecção,
a área de superfície da esfera,
sua massa e
o calor específico do aço.
Passo 3
Calculamos o volume, massa e área da esfera. O raio é
Volume
Usamos densidade e calor específico típicos do aço:
Massa
Massa
Área de superfície
Passo 4
Na condição
temos
Tomando logaritmo natural,
Passo 5
Substituindo valores numéricos:
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