Imagine que o morador da casa citada nos problemas anteriores resolveu sair ao ar livre em um dia em que a temperatura era
. Neste dia não estava ventando e o coeficiente de transferência convectiva de calor em sua pele era
. Considerando que o seu rosto possua uma camada de pele plana de 3 mm de espessura (condutividade térmica:
), cuja face interna esteja mantida a
em função do seu metabolismo, qual será a temperatura da superfície externa da pele do nosso morador, admitindo condições de regime permanente. Resposta:
.
Problema 8: •
Mais tarde, nosso morador voltou a sair de casa. A temperatura externa era a mesma, mas agora havia um vento de
. Este fato acarretou o aumento do coeficiente de transferência convectiva de calor sobre seu rosto para
. Qual será a nova temperatura na superfície da pele do morador? Resposta:
.
Passo 1
Beleza, o problema é o seguinte: temos uma camada de pele plana de 3 mm (L=0,003 m) com condutividade k=0,37 W/m·K. A face interna está a 36 °C (graças ao nosso metabolismo) e a externa troca calor por convecção com o ar a –15 °C.
Conteúdo: transferência de calor por condução e convecção em regime permanente.
O que vamos usar:
Conteúdo: transferência de calor por condução e convecção em regime permanente.
O que vamos usar:
- resistência térmica de condução,
. - resistência térmica de convecção,
. - em regime permanente, a taxa de calor (por unidade de área) é a mesma na condução e na convecção:
Passo 2
Vamos escrever
por metro quadrado (ou seja,
m²):
A equação de balanço é então
Aí basta substituir o valor de
.
Passo 3
Caso 1:
Passo a passo:
- multiplica:
. - calcula
, logo
- junta
:
Passo 4
Caso 2:
Fazendo de novo:
-
. -
, então
- rearranja:
Resposta
A nova temperatura na superfície externa da pele, com vento (h=50), fica