Durante um dia de inverno, a porta de vidro de uma porta balcão externa, com altura de 1,8m e largura de 1,0 m, mostra uma linha de gelo próximo a sua base. A temperatura das paredes da sala e do ar em seu interior é de 15°C.

(a) Explique por que a camada de gelo na porta de vidro se forma na base ao invés de na sua parte superior.

(b) Estime a perda de calor através da porta de vidro devido à convecção natural e à radiação. Suponha que a porta de vidro tenha uma temperatura uniforme de 0°C e que sua emissividade da superfície do vidro seja igual a 0,94. Se a sala tiver um aquecedor elétrico, estime o custo diário correspondente à perda de calor pela porta de vidro para um preço da eletricidade de 0,18 $/(kW.h).

(a) Para essas condições de inverno, a linha de gelo pode aparecer e não vai ser no topo da superfície, a camada limite formada é muito fininha na superfície superior da janela, e, portanto, a transferência de calor é bem maior do que quando comparada com a camada limite mais espessa na parte inferior da janela, onde a camada de gelo é formada, por essa situação é que temos essa linha fina de gelo formada na parte inferior.

(b) A perda de calor da sala para a janela, a qual tem temperatura uniforme de 0°C, temos que:

Vamos precisar calcular nosso valor de coeficiente convectivo para resolvermos nosso problema!!!

Onde podemos já substituir também a equação de Ra como

Portanto,

Agora que conhecemos a perda de calor, podemos saber o custo que isso trará ao local, certo?