Enunciado

4 – Considere uma batata (arredondada) assada no forno. Você modelaria a transferência de calor para a batata como uni, bi ou tridimensional? A transferência de calor é permanente ou transiente? Que sistema de coordenadas você utilizaria para analisar esse problema de transferência de calor e onde definharia a origem do sistema? Justifique.

Passo 1

Nesse caso, as diferenças de temperatura existirão na direção radial apenas devido à simetria sobre o ponto central, para que a transferência de calor para uma batata em um forno possa ser modelada como unidimensional. Devido à temperatura em qualquer ponto da batata mudar com o tempo durante o cozimento, seria um processo transitório de transferência de calor. Além disso, usaríamos o sistema de coordenadas esféricas para resolver esse problema, pois toda a superfície externa de um corpo esférico pode ser descrita por um valor constante do raio em coordenadas esféricas. Colocaríamos a origem no centro da batata.

Resposta

Nesse caso, as diferenças de temperatura existirão na direção radial apenas devido à simetria sobre o ponto central, para que a transferência de calor para uma batata em um forno possa ser modelada como unidimensional. Devido à temperatura em qualquer ponto da batata mudar com o tempo durante o cozimento, seria um processo transitório de transferência de calor. Além disso, usaríamos o sistema de coordenadas esféricas para resolver esse problema, pois toda a superfície externa de um corpo esférico pode ser descrita por um valor constante do raio em coordenadas esféricas. Colocaríamos a origem no centro da batata.

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