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 30^circ C, determine o fluxo de calor por convecção para uma velocidade do veículo de 35 km / h no ar a -5^circ C com um coeficiente convectivo de 40 W /(m^2 cdot K).

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:
Deã

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:
q = h times De
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:
q = 40 , Wm²·K times 35 , K = 1400 , Wm² ²²

Resposta

O fluxo de calor por convecção é de 1400 W/m².

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