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
onde
é o coeficiente de convecção na superfície,
é o comprimento característico do corpo (por exemplo,
) e
é a condutividade térmica do material. Fisicamente,
compara a resistência térmica interna por condução
com a resistência térmica externa por convecção
Logo,
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,
. Na prática, adota-se como critério
garantindo gradientes de temperatura internos desprezíveis.
Resposta
Interpretação física:
é a razão entre a resistência térmica de convecção na superfície e a resistência térmica de condução no interior do corpo.
Valor limite: .
Valor limite: