Como é considerado o fluxo térmico quando a transferência de calor por convecção se dá de ou para uma superfície no sólido por ela delimitado?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão está perguntando como a gente considera o fluxo térmico quando a transferência de calor por convecção acontece de ou para uma superfície sólida que está delimitando esse processo. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é fluxo térmico, como funciona a convecção e como essas duas coisas se relacionam quando estamos lidando com superfícies sólidas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é fluxo térmico. Fluxo térmico é basicamente a quantidade de calor que passa por uma determinada área em um certo período de tempo. É como a quantidade de água que passa por uma torneira em um minuto, mas com calor.
Passo 3
Agora, sobre convecção. A convecção é um modo de transferência de calor que ocorre em fluidos (líquidos ou gases) devido ao movimento do próprio fluido. Por exemplo, quando você esquenta uma panela, o ar quente sobe e o frio desce, formando correntes que ajudam a distribuir o calor.
Passo 4
Quando a convecção ocorre próximo a uma superfície sólida, essa superfície pode estar recebendo calor (aquecendo) ou perdendo calor (esfriando) para o fluido ao seu redor. O fluxo térmico por convecção é calculado usando a seguinte fórmula:
Onde:
-
é o fluxo térmico (W/m²), -
é o coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m²·K), -
é a temperatura da superfície sólida (K ou °C), -
é a temperatura do fluido longe da superfície (K ou °C).
Passo 5
O sinal do fluxo térmico indica a direção do fluxo de calor:
- Se
é positivo, significa que o calor está saindo da superfície sólida para o fluido (a superfície está esquentando o fluido). - Se
é negativo, o calor está entrando na superfície sólida vindo do fluido (a superfície está sendo resfriada pelo fluido).
Passo 6
Portanto, ao considerar o fluxo térmico por convecção em uma superfície sólida, a gente usa essa equação para determinar a quantidade de calor que está sendo transferida, levando em conta a temperatura da superfície, a temperatura do fluido e a capacidade do fluido de transferir calor (representada pelo coeficiente
).
Resposta
O fluxo térmico por convecção numa superfície sólida é calculado pela equação
, onde
indica a quantidade de calor transferido por unidade de área, dependendo da diferença de temperatura entre a superfície e o fluido e do coeficiente de transferência de calor
. Se
for positivo, o calor sai da superfície para o fluido, e se for negativo, o calor é transferido do fluido para a superfície.
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