Uma resistência elétrica do tipo fio metálico com de comprimento e diâmetro de submersa em água é usada para determinar experimentalmente o coeficiente de transferência de calor na ebulição da água a . A temperatura da superfície do fio é de quando um amperímetro indica um consumo de potência elétrica de . Assim, o coeficiente de transferência de calor é
Passo 1
E aí, gente! Vamos exercitar a teoria com essa questão de convecção pra arrasar na prova?
Essa questão quer saber quanto vale o coeficiente de transferência de calor por convecção da troca de calor entre a resistência elétrica e a água. Como se trata de uma questão de convecção, podemos calcular através da lei de resfriamento de Newton.
onde é a área da superfície que troca calor (superfície externa do tubo), é a temperatura da superfície externa do tubo, é a temperatura do fluido que está trocando calor (no caso é a água em ebulição a ) e é a potência dissipada pela resistência.
A imagem abaixo mostra quando cada termo vale.
Com esses dados em mãos, podemos partir pro cálculo de no próximo passo.
Passo 2
Para achar , basta substituir as informações que temos na equação que temos. No entanto, ainda não calculamos quanto vale a área da superfície externa do tubo. Para isso, usamos a equação da superfície de um cilindro. Mas antes de usar a equação, temos que converter o diâmetro e o comprimento de pra , dividindo e por .
Além disso, precisamos converter a potência dissipada de pra , multiplicando ela por
Substituindo os dados na fórmula de :
Achamos ! A opção certa é a letra (a)! Pode marcar sem medo!