Do que depende o coeficiente de transferência de calor por convecção na lei do resfriamento de Newton? Quais são suas unidades?
Passo 1
Vamos lá! A questão pergunta sobre o que o coeficiente de transferência de calor por convecção na lei do resfriamento de Newton depende e quais são suas unidades. Estamos no campo da transferência de calor, especificamente tratando da convecção. Para resolver, vamos precisar entender a lei do resfriamento de Newton e os fatores que influenciam o coeficiente de transferência de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a lei do resfriamento de Newton, que diz que a taxa de perda de calor de um corpo é proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e o ambiente. A fórmula é:
Onde:
-
é o fluxo de calor, -
é o coeficiente de transferência de calor por convecção, -
é a área de superfície, -
é a diferença de temperatura.
Passo 3
Agora, vamos focar no coeficiente de transferência de calor por convecção (
). Esse coeficiente depende de vários fatores que afetam como o calor é transferido entre a superfície do corpo e o fluido ao redor. Os principais fatores são:
-
Propriedades do fluido:
- Viscosidade: Quanto mais viscoso, mais difícil para o fluido se mover.
- Condutividade térmica: Quanto melhor o fluido conduz calor.
- Capacidade térmica: Quanto mais calor o fluido pode armazenar.
-
Características do fluxo:
- Tipo de fluxo: Laminar ou turbulento. Fluxos turbulentos geralmente aumentam
. - Velocidade do fluido: Maior velocidade pode aumentar a transferência de calor.
- Tipo de fluxo: Laminar ou turbulento. Fluxos turbulentos geralmente aumentam
-
Geometria da superfície:
- Área de superfície (
): Superfícies maiores podem aumentar a transferência de calor. - Forma da superfície: Formas que promovem turbulência podem aumentar
.
- Área de superfície (
-
Diferença de temperatura: Embora a diferença de temperatura não afete diretamente
, ela influencia a taxa de transferência de calor.
Passo 4
Agora, vamos determinar quais são as unidades do coeficiente de transferência de calor por convecção (
). Olhando a fórmula da lei do resfriamento de Newton:
Sabemos que:
-
tem unidades de energia por tempo ( ou ), -
tem unidades de área ( ), -
tem unidades de temperatura ( ou ).
Rearranjando para encontrar
:
Então, as unidades de
seriam:
Ou, equivalente:
Resposta
O coeficiente de transferência de calor por convecção na lei do resfriamento de Newton depende das propriedades do fluido (como viscosidade, condutividade térmica e capacidade térmica), das características do fluxo (tipo de fluxo e velocidade do fluido), e da geometria da superfície (área e forma). Suas unidades são
.
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