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:
  • ² (dado)
  • ² (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:
²²

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.

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Mostrar que: