Questão 2 - A taxa de transferência de calor por convecção de ar quente a
sobre um lado de uma placa plana com dimensão de 3 ft por 2 ft é determinado para ser 125 W quando a superfície da placa é mantida a
. Qual é o coeficiente de transferência de calor por convecção médio entre a placa e o ar na unidade do sistema métrico (SI)
? (2 pontos)
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem um problema de convecção de calor. O ar a 100 °C está batendo numa placa plana de 3 ft × 2 ft, e a gente sabe que a taxa de calor transferido é 125 W quando a superfície da placa está a 30 °C.
Conteúdo: convecção de calor (Lei de Newton do resfriamento), onde
Conteúdo: convecção de calor (Lei de Newton do resfriamento), onde
O que precisamos:
- Converter área de pés para metros (SI)
- Calcular a diferença de temperatura ΔT
- Isolar o coeficiente
e calcular
Passo 2
Primeiro, vamos converter as dimensões da placa de pés para metros.
1 ft = 0,3048 m
1 ft = 0,3048 m
Agora a área em SI:
Passo 3
A diferença de temperatura entre o ar e a placa é
(Como graus Celsius e Kelvin têm o mesmo tamanho de grau, Δ°C = ΔK.)
Passo 4
Pela Lei de Newton do Resfriamento (convecção):
Queremos
, então isolamos:
Passo 5
Substituindo os valores:
Resposta
O coeficiente médio de transferência de calor por convecção é aproximadamente