Para determinar o coeficiente convectivo na superfície de uma parede plana vertical um resistor é usado de modo a dissipar 10W de potência através da parede. As temperaturas do ar ambiente e da superfície da parede são respectivamente 20^circ C e 60^circ C. Determine o coeficiente convectivo para esse caso.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício que pede para descobrir o coeficiente de convecção na superfície de uma parede vertical. A situação é a seguinte: um resistor está dissipando 10 W de potência através da parede. Sabemos que a temperatura do ar ambiente é e a temperatura da superfície da parede é . Vamos usar conceitos de transferência de calor por convecção para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que é o coeficiente de convecção, representado por Q = h cdot A cdot De. Esse coeficiente nos diz quão eficiente é a transferência de calor entre uma superfície (neste caso, a parede) e o fluido ao seu redor (o ar ambiente).
A fórmula básica para a transferência de calor por convecção é:
Onde:
  • é a potência dissipada (em watts, W).
  • é o coeficiente de convecção (em ).
  • é a área da superfície da parede (em metros quadrados, ).
  • é a diferença de temperatura entre a superfície e o ar ambiente (em graus Celsius, ).

Passo 3

Nosso objetivo é encontrar o valor de h = QA cdot De. Vamos reorganizar a fórmula para isolá-lo:

Passo 4

Vamos agora substituir os valores que temos na fórmula:
  • h = 10, WA cdot 40^circ C = 0,25A, W/(m^2 cdot °C)
Então:

Resposta

O coeficiente convectivo h = 0,25A, W/(m^2 cdot °C) é dado por:
Onde é a área da superfície da parede em metros quadrados.

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