Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 20
Uma pessoa é encontrada morta às da tarde em uma sala cuja temperatura é de . A temperatura do corpo quando encontrado foi medida a , e o coeficiente de transferência de calor foi estimado em . Modelando o corpo como um cilindro de de diâmetro, de comprimento e usando a análise de sistema aglomerado como aproximação grosseira, estime o tempo da morte dessa pessoa.
Passo 1
Dados fornecidos:
Temperatura ambiente é
Temperatura do corpo no tempo é
Coeficiente de transferência de calor é
Comprimento do cilindro é
Diâmetro do cilindro é
Passo 2
Vamos começar calculando o comprimento característico da pessoa admitido o corpo como sendo um cilindro. Assim temos:
Aqui, é o comprimento do cilindro, é o diâmetro do cilindro e é o comprimento do cilindro. Substituindo os dados temos:
Passo 3
Considere a temperatura média do corpo humano .
O corpo humano médio é de de água em massa e, portanto, podemos assumir que o corpo tenha propriedades de água à temperatura média de
Podemos retirar da tabela A-9 os seguintes dados:
Passo 4
Podemos agora calcular o número de Biot.
Aqui, é o coeficiente de transferência de calor e é a condutividade térmica.
Substituindo por , por e por , temos:
Portanto, a análise de sistemas aglomerados não é aplicável. No entanto, ainda podemos usá-lo para obter uma estimativa aproximada da hora da morte.
Passo 5
Calculamos primeiro a constante de tempo da seguinte maneira:
Aqui, é o coeficiente de transferência de calor, é a densidade e é a capacidade específica de calor a pressão constante.
Substituindo por , por , por e por , temos:
Podemos então calcular o tempo necessário para o corpo atingir a temperatura da seguinte forma:
Podemos fazer umas mudanças nela da seguinte maneira:
Aqui, o tempo necessário para o resfriamento é , é constante Biot, é a temperatura ambiente, é a temperatura inicial do corpo dessa pessoa e é a temperatura final do corpo após a morte.
Substituindo por , por , por , por na equação acima.
Como estimativa aproximada, a pessoa morreu cerca de horas antes do corpo ser encontrado. Assim, a hora da morte é aproximadamente horas da manhã.
Resposta
horas da manhã