O filamento de uma lâmpada tem uma temperatura de
e irradia 60 W de potência. A emissividade do filamento é de 0,36. Determine a área da superfície do filamento.
Passo 1
Então, o problema é sobre um filamento de lâmpada que está a uma temperatura de
e irradia uma potência de 60 W. A emissividade do filamento é 0,36. Vamos utilizar a Lei de Stefan-Boltzmann, que nos ajuda a relacionar a potência irradiada por um corpo com sua temperatura e área de superfície. Para resolver isso, precisamos converter a temperatura para Kelvin e aplicar a fórmula correta.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, porque na física usamos Kelvin para essas equações. A fórmula para converter é:
Então:
Passo 3
Agora, vamos usar a Lei de Stefan-Boltzmann, que nos diz que a potência irradiada
é dada por:
Onde:
-
é a potência (60 W) -
é a emissividade (0,36) -
é a constante de Stefan-Boltzmann ( ) -
é a área da superfície que queremos encontrar -
é a temperatura em Kelvin (3273 K)
Passo 4
Vamos rearranjar a fórmula para resolver
:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, vamos calcular
:
Substituindo de novo:
Resposta
A área da superfície do filamento é aproximadamente
.
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, quando a vazão mássica é de
.
Compare e comente os seus resultados, considerando as propriedades dos fluidos (Tabela 1).
Tabela 1 - Propriedades dos Fluidos
Determine a velocidade média, o comprimento de entrada fluidodinâmico e o comprimento de entrada térmico para cada um dos fluidos, para as temperaturas de
Compare e comente os seus resultados, considerando as propriedades dos fluidos (Tabela 1).
Tabela 1 - Propriedades dos Fluidos
Fluido |
|
|
Pr | |||
---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
Óleo de Motor | 884 | 825,1 | 0,486 |
|
6400 | 152 |
Mercúrio | 13,59 | 13,29 |
|
|
0,0248 | 0,0163 |
Água | 997 | 937,2 |
|
|
5,83 | 1,34 |
Quantos dias levaria para que um cubo negro perfeito (
de lado,
) irradiasse a mesma quantidade de energia que uma lâmpada de 100 W usa em uma hora?
Duas hastes, uma de alumínio e outra de cobre, estão unidas pelas extremidades. A área da seção transversal de cada uma é de
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. A extremidade livre da haste de alumínio é mantida a
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Qual a temperatura na haste de alumínio a uma distância de 0,015 m da extremidade
mais
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mais
quente?
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