Você vivenciou um resfriamento por convecção se alguma vez estendeu sua mão para fora da janela de um veículo em movimento ou a imergiu em uma corrente de água. Com a superfície de sua mão a uma temperatura de
, determine o fluxo de calor por convecção para uma velocidade do veículo de
no ar a
com um coeficiente convectivo de 40
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre resfriamento por convecção, que é quando o calor é transferido entre a superfície da sua mão e o ar ao redor devido ao movimento do ar. A gente precisa calcular o fluxo de calor por convecção. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula básica da convecção que relaciona o fluxo de calor, o coeficiente convectivo, e a diferença de temperatura entre a mão e o ar.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as temperaturas envolvidas. A temperatura da sua mão é de 30°C e a temperatura do ar é de -5°C. A diferença de temperatura (ΔT) é o que vai impulsionar a transferência de calor. Calculando isso:
Passo 3
Agora, precisamos do coeficiente convectivo (h), que já foi dado no problema: 40 W/(m²·K). Esse valor nos diz quão eficiente é a transferência de calor entre a mão e o ar.
Passo 4
A fórmula para o fluxo de calor por convecção é:
Onde:
- $ q $ é o fluxo de calor (em W/m²),
- $ h $ é o coeficiente convectivo,
- $ \Delta T $ é a diferença de temperatura.
Passo 5
Agora é só substituir os valores que já encontramos na fórmula:
Resposta
O fluxo de calor por convecção é de 1400 W/m².