Indique a alternativa correta (justifique):
Líquidos, em geral, tornam as aletas mais eficientes do que gases.

Passo 1

O enunciado pergunta se a afirmação “Líquidos, em geral, tornam as aletas mais eficientes do que gases” é correta.
Conteúdo: transferência de calor por convecção em aletas (fins) e eficiência de aleta.
O que vamos precisar:
  • Definir eficiência de aleta.
  • Ver a fórmula que envolve o coeficiente de convecção .
  • Analisar como valores de (maiores em líquidos, menores em gases) afetam essa eficiência.

Passo 2

Primeiro, o que é eficiência de aleta?
A eficiência etaf = qrealqideal de uma aleta mede o quanto ela realmente troca calor em comparação com a situação ideal (toda a aleta à temperatura da base). Em fórmula:
Quando , a aleta seria “perfeita”; valores menores que 1 indicam que parte da aleta não contribui tanto.

Passo 3

Para uma aleta de perfil retangular e desprezando perda de calor na ponta, temos a expressão clássica:
etaf = tanh(m L)m L, onde m = raizh Pk Ac,
com
  • : comprimento da aleta,
  • : perímetro molhado da aleta,
  • : seção transversal,
  • : condutividade térmica do material da aleta,
  • : coeficiente de convecção.

Passo 4

Agora, liga isso ao fluido:
  • Em líquidos, etaf approx 1mL(valor bem pequeno se mLgg1) é grande. Então etaf approx xx =1(ou seja, eficiência a fica grande, , e . Logo
  • Em gases, é pequeno. Então e usamos para , dando ê
Portanto, a eficiência de aletas em líquidos (alto ) fica baixa, enquanto em gases (baixo ) fica mais próxima de 1.

Resposta

A afirmação é falsa. Líquidos, tendo coeficiente de convecção maior, reduzem a eficiência da aleta em relação a gases.

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