Uma pequena esfera de cobre, inicialmente a uma temperatura elevada e uniforme , é subitamente imersa em um grande banho de um fluido mantido a . A temperatura inicial da esfera excede o ponto de Leidenfrost, que corresponde à temperatura na Figura 10.4.

(a) Esboce a variação da temperatura média na esfera, em função do tempo durante o processo de têmpera. Indique nesse esboço as temperaturas , assim como os regimes de ebulição em filme, transição, ebulição nucleada e o regime de convecção monofásica. Identifique as principais características do histórico da temperatura.

(b) Em qual(is) instante(s) do tempo no processo de resfriamento você espera que a temperatura superficial da esfera apresente um desvio mais acentuado em relação à temperatura no seu centro? Explique sua resposta.

O processo de resfriamento é mostrado na “curva de ebulição” da Figura 10.4. A partir de uma temperatura inicial, , o processo prossegue da seguinte forma: regime de filme de para , regime de transição de para , regime de nucleados de para e fase única (convecção livre) de para a condição em que .

O processo de resfriamento é mostrado no gráfico de temperatura e tempo abaixo e os regimes de ebulição e as principais temperaturas são rotulados.

A maior mudança de temperatura e tempo deve ocorrer no regime de ebulição da piscina de nucleados, especialmente perto da condição crítica de fluxo, . E a menor mudança de temperatura e tempo ocorrerá no regime monofásico de convecção livre.

A diferença entre as temperaturas central e da superfície será maior quando o número de Biot for maior, o que ocorre em regimes com os maiores coeficientes de convecção. O coeficiente de convecção é máximo no ponto na curva de ebulição da Fig. 10.4, que cai entre os pontos C e nas parcelas acima.