144 – Um fio de resistência elétrica de 40 cm de comprimento e 0,4 cm de diâmetro submerso na água é utilizado para determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção na água durante a ebulição em pressão de 1 atm. A temperatura da superfície do fio é 114   ℃ , quando um medidor de potência indica o consumo de energia elétrica de 7,6   k W . O coeficiente de transferência de calor é

  1. 108   k W m 2 ⋅ K
  2. 13,3   k W m 2 ⋅ K
  3. 68,1   k W m 2 ⋅ K
  4. 0,76   k W m 2 ⋅ K
  5. 256   k W m 2 ⋅ K

Passo 1

A transferência de calor total é calculada usando a equação

Q = h A s ∆ T

Temos que a área de um fio (cilindro) é dada por

A s = π D L

Assim,

Q = h ( π D L ) ( T s - T e b u l i ç ã o )

Vamos substituir pelos valores fornecidos no enunciado. Lembre-se de transformar as medidas para o sistema internacional (m, kg, s).

h = 7,6   k W π × 0,004 × 0,4 m 2 ( 114 - 100 ) K

h = 108   k W / m 2 K

Portanto, a resposta correta é a opção ( a ).

Resposta

a)   h = 108   k W / m 2 K

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