À medida que as estações espaciais permanentes aumentam de tamanho, existe um consequente aumento na quantidade de potência elétrica que elas dissipam. Para manter a temperatura nos compartimentos internos dentro de limites estabelecidos, torna-se necessário transferir o calor dissipado para o espaço. Um novo sistema proposto para a dissipação de calor é conhecido por Radiador de Gotículas Líquidas (Liquid Droplet Radiator – LDR). O calor é inicialmente transferido para um óleo especial para alto vácuo, que é então injetado no espaço exterior na forma de uma corrente de pequenas gotículas. A corrente percorre uma distância L, ao longo da qual se resfria pela irradiação de energia para o espaço exterior, que se encontra a uma temperatura absoluta igual a zero. As gotículas são, então, coletadas e retornadas para a estação espacial.

Considere condições nas quais gotas, com emissividade ε = 0,95 e diâmetro D = 0,5 mm, são injetadas no espaço a uma temperatura e a uma velocidade . As propriedades do óleo são ρ = 885 kg/m3, c = 1900 J/(kg · K) e k = 0,145 W/(m · K). Supondo que cada gota irradia calor para o espaço externo a Tviz = 0 K, determine a distância L necessária para que as gotas atinjam o coletor a uma temperatura final de Tf = 300 K. Qual é a quantidade de energia térmica dissipada por cada gota?

Passo 1

Passo 2

Resposta