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! A gente tem uma placa de aço com uma área de que está mantida a . Um ventilador está soprando ar a sobre essa placa. Nosso objetivo aqui é calcular quanta energia térmica está sendo transferida da placa para o ar por meio da convecção. Para isso, vamos usar a fórmula da transferência de calor por convecção, que envolve o coeficiente de troca de calor por convecção.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula que usamos para calcular a taxa de transferência de calor por convecção. A fórmula é:
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor (em watts, ),
  • é o coeficiente de troca de calor por convecção (em ),
  • é a área da superfície através da qual o calor está sendo transferido (em ),
  • é a diferença de temperatura entre a superfície e o fluido (em Kelvin, ).

Passo 3

Agora, vamos calcular a diferença de temperatura, . Essa diferença é entre a temperatura da placa e a temperatura do ar:
Estamos usando Kelvin aqui, mas como estamos lidando com uma diferença de temperatura, a mudança é a mesma em Celsius ou Kelvin.

Passo 4

Com todos os valores em mãos, vamos substituir na fórmula:
Então:
Vamos multiplicar isso:

Passo 5

Portanto, a taxa de transferência de calor por convecção entre a placa e o ar é de 150.000 watts ou 150 kW.

Resposta

A taxa de transferência de calor por convecção é de (150 kW).

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Escrever um relatório de forma sucinta sob o Tema:
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Densidade:
Calor específico:
Condutividade térmica: