Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 140
Considere o satélite esférico do Problema 12.130. Através da mudança da espessura do material difuso usado como revestimento, os engenheiros podem controlar o comprimento de onda de corte que marca o limite entre αλ = 0,6 e αλ = 0,3.
- Qual comprimento de onda de corte irá minimizar a temperatura em regime estacionário do satélite quando ele encontra-se no lado iluminado da Terra. Usando esse revestimento, qual será a temperatura em regime estacionário no lado escuro da Terra?
- Qual comprimento de onda de corte irá maximizar a temperatura em regime estacionário do satélite quando ele encontra-se no lado escuro da Terra. Qual será a temperatura em regime estacionário correspondente no lado iluminado da Terra?
Passo 1
Fala aí! Partiu resolver essa questão aí! Temos duas letrinhas para responder...
Na letra a, precisamos encontrar a temperatura do lado iluminado e do lado escuro da terra… Vamos lá!
Para isso precisamos começar fazendo um balanço de energia:
Como estamos trabalhando com o lado iluminado, , teremos que:
E para a irradiação solar, em que , temos:
Sendo a emissividade:
Ops! Estamos num beco sem saída! Precisamos de para achar , mas não temos ele… Mas como diz o ditado:
Vamos resolver esse cara aí por processo iterativo, ou seja, vamos chutar valores de para encontrar , até o momento da equação convergir, beleza?
Fazendo isso vamos conseguir uma temperatura de:
Não é fácil, mas a gente consegue! Agora vamos fazer o mesmo para conseguir !
Passo 2
Agora como vamos trabalhar com o lado escuro da terra, temos:
Agora vamos fazer a mesma a coisa, chutar um valor de , assumindo que ele seja:
Vamos encontrar uma temperatura de:
E ele vai convergir aí! Pronto!
Passo 3
Para resolver a letra b, nós temos que achar a temperatura máxima do lado iluminado da terra… bom, pra fazer isso, podemos usar o nosso do lado escuro que será o limite, beleza?
Vamos ter então:
E para a irradiação solar:
Sendo a emissividade:
Novamente, vamos assumir valores até nossa equação convergir, teremos uma temperatura máxima de:
Pronto!
Resposta
- e