- Uma placa metálica está sendo resfriada por ar na superfície superior, enquanto a superfície inferior é aquecida por um fluxo térmico constante e uniforme ( . Calcule o gradiente de temperatura na superfície superior da placa.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos uma placa metálica sendo resfriada pelo ar na parte de cima e aquecida por um fluxo térmico constante na parte de baixo. Precisamos calcular o gradiente de temperatura na superfície superior da placa. Aqui, vamos usar a Lei de Fourier da condução de calor e vamos precisar dos valores da condutividade térmica do ar ( ) e do fluxo térmico ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos entender a Lei de Fourier, que nos diz como o calor é conduzido através de um material. A fórmula básica é:
Aqui, é o fluxo de calor, é a condutividade térmica do material, e é o gradiente de temperatura.

Passo 3

Nosso objetivo é encontrar o gradiente de temperatura ( ) na superfície superior. Vamos reorganizar a fórmula da Lei de Fourier para isolar :

Passo 4

Agora, vamos substituir os valores que temos na equação. Sabemos que e :

Passo 5

Vamos fazer a divisão para encontrar o valor numérico do gradiente de temperatura:

Resposta

O gradiente de temperatura na superfície superior da placa é de aproximadamente .

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- Uma superfície plana com 25 cm de largura e 1 m de comprimento é mantida à temperatura de . Ar escoa paralelamente sobre a superfície com uma velocidade de e temperatura de . Determine:
(a) O coeficiente de fricção médio :
Em um escoamento bidimensional o campo de velocidade é dado por e .t. Determine a aceleração na origem e no ponto no instante (medida em cm ).
Obs: e são funções do tempo
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© A taxa de transferência de calor ( ):
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(b) O coeficiente de transferência de calor médio :