Durante um dia frio de inverno, o vento está soprando a 42 km / h paralelo à parede de uma casa de 6 m de altura e 10 m de comprimento. Considerando que o ar externo está à 5 ^circ C e a temperatura da superfície da parede é 15^circ C. 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: 15,4 kW )

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:
V = 42 , km/h = 42 times 10003600 approx 11.67 , m/s

Passo 4

A fórmula da transferência de calor por convecção é:
Q = h times A times De
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):
A = H times L = 6 , m times 10 , m = 60 , m² ²

Passo 6

A diferença de temperatura ( De) 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:
Q = h times A times De²²
Q = 25 times 60 times 10 = 15,000 , W

Resposta

A taxa de perda de calor por convecção dessa parede é de 15,000 W, ou seja, 15,4 kW.

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