Uma placa aquecida eletricamente dissipa calor por convecção (tensão de 200 V e corrente de 40 A ), para o ambiente que se encontra a . Considerando regime permanente e que a superfície da placa permanece com temperatura de , determine o coeficiente de transferência de calor por convecção. Despreze efeitos de radiação.

Passo 1

Vamos resumir o que o exercício está pedindo. Temos uma placa elétrica que está dissipando calor por convecção. A placa está conectada a uma fonte com tensão de 200 V e corrente de 40 A. A temperatura ambiente é de , e a superfície da placa mantém uma temperatura constante de . Nosso objetivo é determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção, conhecido como . Para resolver isso, vamos precisar entender como a energia elétrica é convertida em calor e como esse calor é transferido para o ambiente através da convecção.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a potência elétrica dissipada pela placa. A potência elétrica ( ) pode ser encontrada multiplicando a tensão elétrica ( ) pela corrente elétrica ( ):
Substituindo os valores fornecidos:
Isso significa que a placa está convertendo 8000 watts de energia elétrica em calor.

Passo 3

Em regime permanente, a quantidade de calor gerada pela placa é igual à quantidade de calor dissipada para o ambiente. Podemos expressar isso com a seguinte equação de transferência de calor por convecção:
Onde:
  • é a potência dissipada (em watts),
  • é o coeficiente de transferência de calor por convecção (em W/(m²·K)),
  • é a área da superfície da placa (em m²),
  • é a diferença de temperatura entre a superfície da placa e o ambiente (em K ou °C).

Passo 4

Nosso objetivo é encontrar o coeficiente . Para isso, vamos reorganizar a equação:
A diferença de temperatura ( ) é:
í
Portanto, temos:

Resposta

O coeficiente de transferência de calor por convecção é dado por , onde é a área da superfície da placa. Para determinar numericamente , precisamos conhecer o valor de . Se, por exemplo, ², então ².

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