O ar aquecido a flui sobre uma placa mantida a . O coeficiente de transferência de calor por convecção forçada é de . Calcule a taxa de transferência de calor para a placa através de uma área igual a .

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre o calor que passa do ar quente para uma placa mais fria. A gente vai usar a Lei do Resfriamento de Newton, que basicamente diz que a taxa de transferência de calor depende do coeficiente de transferência de calor, da área da superfície e da diferença de temperatura entre o fluido e a superfície.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o que já foi dado:
  • Temperatura do ar quente ( ) =
  • Temperatura da placa ( ) =
  • Coeficiente de transferência de calor por convecção ( ) =
  • Área da placa ( ) =

Passo 3

Agora, vamos calcular a diferença de temperatura ( ) entre o ar e a placa:
(Note que a diferença de temperatura em Celsius é a mesma em Kelvin.)

Passo 4

Vamos aplicar a fórmula da Lei do Resfriamento de Newton para encontrar a taxa de transferência de calor ( ):
Substituindo os valores que temos:

Passo 5

Agora, é só fazer a conta:

Resposta

A taxa de transferência de calor para a placa é de 15 000 W.

Exercícios relacionados

Determine o fluxo e a taxa de transferência de calor através de uma placa de aço ( ) cuja área é de espessura de quando uma de suas superfícies é mantida a e a outra a .
Um trecho de 15 m de uma tubulação (diâmetro interno igual a 20 mm ) transporta um gás, desde um sistema de aquecimento até um ponto de consumo. O gás entra a , pressão de 100 kPa , velocidade de , e abandona esse trecho de tubulação à . Determine a taxa de perda de calor do ar no duto para o ambiente sob condições de regime permanente. Estime o custo mensal desta perda, considerando que ela é integralmente associada a uma dissipação de energia elétrica (R$ 0,75/kWh). Considere o gás como ideal, cujo Cp, para essa faixa de temperatura e pressão é de aproximadamente .
Considere uma parede plana de espessura 50 cm , com geração de calor uniforme ( ) com temperaturas superficiais constantes e iguais a . Sabendo que a condutividade térmica é constante e igual a , determine a equação de distribuição de temperatura na parede plana e o fluxo de calor em seu interior.
Um aquecedor formado por um fio resistor longo e homogêneo ( 5 m ) de raio e condutividade térmica é usado para aquecer água em pressão atmosférica pela passagem de corrente elétrica. O calor é gerado uniformemente no fio como resultado do aquecimento devido à resistência, que é percorrida por uma corrente i sob uma ddp de 127 V . Sabendo que a temperatura da superfície externa do fio é de , determine a máxima corrente elétrica que percorre o fio para que a temperatura no centro do fio não ultrapasse .