Um lado de um forno tem
de área com uma temperatura de superfície igual a
e emissividade de 0,8 . O ar ambiente e as paredes estão a
com um coeficiente de transferência de calor por convecção de
. Determine a taxa líquida de transferência de calor por convecção e radiação dessa lateral do forno.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma lateral de um forno com uma área de
, que está a uma temperatura de superfície de
e tem uma emissividade de
. O ambiente e as paredes estão a
, e o coeficiente de transferência de calor por convecção é de
. Precisamos encontrar a taxa líquida de transferência de calor por convecção e radiação nessa lateral do forno. Para isso, vamos usar as leis de transferência de calor por convecção e radiação.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a transferência de calor por convecção. A fórmula para a taxa de transferência de calor por convecção (
) é:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de calor por convecção ( ), -
é a área ( ), -
é a diferença de temperatura entre a superfície e o ambiente.
Passo 3
Vamos calcular
:
Como estamos trabalhando com diferenças de temperatura, não precisamos converter para Kelvin, pois a diferença é a mesma.
Passo 4
Agora, substituímos os valores na fórmula da convecção:
Passo 5
Em seguida, vamos calcular a transferência de calor por radiação. A fórmula para a taxa de transferência de calor por radiação (
) é dada por:
Onde:
-
é a emissividade ( ), -
é a constante de Stefan-Boltzmann ( ), -
é a área ( ), -
são as temperaturas absolutas em Kelvin.
Passo 6
Primeiro, convertemos as temperaturas de Celsius para Kelvin:
Passo 7
Agora, calculamos
:
Passo 8
Substituímos os valores na fórmula da radiação:
Passo 9
Por fim, a taxa líquida de transferência de calor é a soma das transferências por convecção e radiação:
Resposta
A taxa líquida de transferência de calor por convecção e radiação dessa lateral do forno é de aproximadamente
.