Qual é a interpretaçio fisica do Número de Biot (Bi)? Cite o valor limite que garante a aplicação do Método da Capacitância Global (2, PONTOS).

Passo 1

O enunciado pede a interpretação física do número de Biot e o valor limite que permite usar o Método da Capacitância Global (ou modelo de corpo de temperatura uniforme). Vamos precisar entender o que o número de Biot representa e em que condição interna de temperatura podemos assumir o corpo como um “lumped system”.

Passo 2

O número de Biot é definido por
Bi = \frac{h\,L_c}{k}
onde h é o coeficiente de convecção na superfície, L_c é o comprimento característico do corpo (por exemplo, L_c=V/A) e k é a condutividade térmica do material. Fisicamente, Bi compara a resistência térmica interna por condução
R_{\text{cond}} \sim \frac{L_c}{k\,A}
com a resistência térmica externa por convecção
R_{\text{conv}} \sim \frac{1}{h\,A}.
Logo,
Bi = \frac{R_{\text{conv}}}{R_{\text{cond}}}.

Passo 3

O Método da Capacitância Global (lumped capacitance) é válido quando a resistência interna de condução é muito menor que a resistência de convecção, ou seja, Bi\ll1. Na prática, adota-se como critério
Bi < 0,1,
garantindo gradientes de temperatura internos desprezíveis.

Resposta

Interpretação física: Bi é a razão entre a resistência térmica de convecção na superfície e a resistência térmica de condução no interior do corpo.
Valor limite: Bi < 0,1.

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