A superfície de uma placa de aço de é mantida a uma temperatura de . Uma corrente de ar é soprada por um ventilador e passa por sobre a superfície da placa. O ar se encontra a uma temperatura de . Calcular a taxa de transferência de calor trocado por convecção, entre a placa e o ar, considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de .
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre transferência de calor por convecção. A gente tem uma placa de aço de 8 m² mantida a 150°C e ar a 25°C passando por ela. Queremos calcular a taxa de transferência de calor entre a placa e o ar. Para isso, vamos precisar da fórmula da transferência de calor por convecção e dos valores que já nos foram dados: área da placa, temperaturas e o coeficiente de troca de calor por convecção.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a fórmula da transferência de calor por convecção. Ela é dada por:
Onde:
é a taxa de transferência de calor (em Watts, W)
é o coeficiente de troca 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 fluido (em Kelvin, K)
Passo 3
Agora, vamos identificar cada um desses valores no nosso problema:
(dado)
(dado)
e
Passo 4
Precisamos calcular a diferença de temperatura () entre a placa e o ar. Vamos fazer isso:
Como a diferença de temperatura em Celsius é a mesma em Kelvin, podemos usar 125 K.
Passo 5
Agora, substituímos todos os valores na fórmula:
Passo 6
Vamos multiplicar os valores:
Resposta
A taxa de transferência de calor por convecção entre a placa e o ar é de 150.000 W.