151 – Um fio de resistência elétrica de 25 cm de comprimento e 0,4 cm de diâmetro é usado para determinar experimentalmente o coeficiente de transferência de calor por convecção no ar a 25 ℃ , quando o consumo de energia elétrica é 180   W . Considerando que a perda de calor por radiação do fio é 60   W , o coeficiente de transferência de calor por convecção é

  1. 186 W m 2 ⋅ K
  2. 280   W m 2 ⋅ K
  3. 373   W m 2 ⋅ K
  4. 585   W m 2 ⋅ K
  5. 620   W m 2 ⋅ K

Passo 1

Nesse caso, o enunciado nos forneceu a perda de calor por radiação e a perda total. Dessa forma, por meio da relação ( 1 ) podemos obter o coeficiente convectivo, da seguinte maneira:

Q t o t a l = Q r a d + Q c o n v       ( 1 )

180   W = 60   W + h A s T - T ∞

A área de superfície de um fio (cilindro) é dada por:

A s = π D L

= π × 0,004 m × 0,25 m

A s = 0,00314   m 2

Passo 2

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

180   W = 60   W + h A s T - T ∞

180   W = 60   W + h × 0,00314   m 2 × 230 - 25 K

h = 186,42 W m 2 ⋅ K

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

Resposta

  1. h = 186,42 W m 2 ⋅ K
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