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 ², 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 ². 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 ( ²),
  • é a área ( ²),
  • é a diferença de temperatura entre a superfície e o ambiente.

Passo 3

Vamos calcular :
í
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:
²²

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:
í
Onde:
  • é a emissividade ( ),
  • é a constante de Stefan-Boltzmann ( ²),
  • é a área ( ²),
  • são as temperaturas absolutas em Kelvin.

Passo 6

Primeiro, convertemos as temperaturas de Celsius para Kelvin:
í

Passo 7

Agora, calculamos í:

Passo 8

Substituímos os valores na fórmula da radiação:
²²

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 .

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