Um telhado plano metálico pode ser modelado inicialmente como uma placa plana, isolada na parte inferior e exposta à luz solar. Se o fluxo de calor irradiado pelo sol for
, o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o telhado e o ar for de
e a temperatura da superfície do telhado igual
, determine a temperatura do ar atmosférico, considerando que o telhado tem emissividade igual a 1 e a temperatura da vizinhança igual a
.
Resposta:
Passo 1
O telhado plano metálico, isolado na face inferior, recebe irradiância solar de
(absorvidade
), tem temperatura superficial
e coeficiente convectivo
. A emissividade é
e o entorno radia a
. Em regime permanente, usaremos o balanço de energia para determinar a temperatura do ar
.
Passo 2
Converter as temperaturas para Kelvin e anotar a constante de Stefan–Boltzmann:
Passo 3
Calcular o fluxo radiativo emitido pela superfície para o entorno:
Numericamente:
Passo 4
Escrever o balanço de energia na face exposta:
onde o fluxo convectivo é
Logo
Passo 5
Isolar
:
Resposta
A temperatura do ar é aproximadamente
.