Calcule o fluxo de transferência de calor por convecção forçada, quando uma resistência de secador de cabelo com área de 0,2 m² está na temperatura de 90 °C e a temperatura ambiente é de 30 °C. O fluxo de transferência será maior ou menor quando a temperatura ambiente estiver em 20 °C? Considere de 100 W/m²K o coeficiente de transferência de calor para o ar.
A. 1000 W/m² quando a temperatura do ambiente está em 30 °C. Quando a temperatura cai para 20 °C, a transferência de calor por convecção é menor.
B. 1600 W/m² quando a temperatura do ambiente está em 30 °C. Quando a temperatura cai para 20 °C, a transferência de calor por convecção é menor.
C. 1200 W/m² quando a temperatura do ambiente está em 30 °C. Quando a temperatura cai para 20 °C, a transferência de calor não muda.
D. 1200 W/m² quando a temperatura do ambiente está em 30 °C. Quando a temperatura cai para 20 °C, a transferência de calor por convecção é maior.
E. 1000 W/m² quando a temperatura do ambiente está em 30 °C. Quando a temperatura cai para 20 °C, a transferência de calor por convecção é maior.

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que a pergunta está pedindo. Temos uma resistência de secador de cabelo com uma área de 0,2 m² que está a 90 °C, e a temperatura do ambiente é de 30 °C. Queremos calcular o fluxo de transferência de calor por convecção forçada. Além disso, vamos verificar se esse fluxo aumenta ou diminui quando a temperatura ambiente cai para 20 °C. Para resolver isso, vamos usar a fórmula da transferência de calor por convecção.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar a fórmula para calcular a transferência de calor por convecção:
Q = h times A times De
Onde:
  • $ Q $ é o fluxo de transferência de calor (em watts, W).
  • $ h $ é o coeficiente de transferência de calor por convecção (em W/m²K).
  • $ A $ é a área da superfície (em m²).
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura entre a superfície e o ambiente (em °C ou K).

Passo 3

Vamos identificar os valores que temos:
  • $ h = 100 , W/m²K $
  • $ A = 0,2 , m² $
  • $ T_s = 90 , °C $ (temperatura da superfície)
  • $ T_{\infty} = 30 , °C $ (temperatura ambiente inicial)
A diferença de temperatura $ \Delta T $ é:
h = 100 , W/m²K

Passo 4

Agora, vamos calcular o fluxo de transferência de calor com esses valores:
Q = 100 , W/m²K times 0,2 , m² times 60°C ²²
Q = 100 times 0,2 times 60 = 1200 , W

Passo 5

Agora, vamos analisar o que acontece quando a temperatura ambiente cai para 20 °C. A nova diferença de temperatura $ \Delta T’ $ será:
De
Vamos calcular o novo fluxo de transferência de calor:
De²²
Q' = 100 , W/m²K times 0,2 , m² times 70°C

Resposta

A resposta correta é a Opção D: 1200 W/m² quando a temperatura do ambiente está em 30 °C. Quando a temperatura cai para 20 °C, a transferência de calor por convecção é maior.

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