Durante um dia frio de inverno, o vento está soprando a
paralelo à parede de uma casa de 6 m de altura e 10 m de comprimento. Considerando que o ar externo está à
e a temperatura da superfície da parede é
. Determine a taxa de perda de calor por convecção dessa parede. Utilize como apoio a Tabela A-15 e deixe bem indicado os valores retirados da mesma. (Resposta:
)
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um problema de transferência de calor por convecção. A situação envolve o vento soprando paralelo a uma parede, e queremos descobrir quanta energia está sendo perdida por essa parede devido ao vento. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula da transferência de calor por convecção e consultar a Tabela A-15 para encontrar o coeficiente de convecção adequado.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Velocidade do vento (V): 42 km/h
- Altura da parede (H): 6 m
- Comprimento da parede (L): 10 m
- Temperatura do ar externo (T₁): 5°C
- Temperatura da superfície da parede (T₂): 15°C
Passo 3
Vamos converter a velocidade do vento de km/h para m/s para facilitar os cálculos:
Passo 4
A fórmula da transferência de calor por convecção é:
Onde:
-
é a taxa de perda de calor (em watts, W) -
é o coeficiente de transferência de calor por convecção (em W/m²·K) -
é a área da superfície (em m²) -
é a diferença de temperatura entre a superfície e o ar externo (em K ou °C)
Passo 5
Vamos determinar a área da parede (A):
Passo 6
A diferença de temperatura (
) é:
Passo 7
Agora, precisamos encontrar o coeficiente de convecção (h). Para isso, consultamos a Tabela A-15. Supondo que, para vento de 11.67 m/s e uma parede vertical, o valor de
seja aproximadamente 25 W/m²·K (o valor exato deve ser retirado da tabela específica).
Passo 8
Agora, aplicamos todos os valores na fórmula:
Resposta
A taxa de perda de calor por convecção dessa parede é de 15,000 W, ou seja, 15,4 kW.