Enunciado

Conforme ilustrado na Fig. P2.60, a superfície externa de um transistor é resfriada por um escoamento de ar induzido por um ventilador a uma temperatura de 25° C e uma pressão de 1 atm. A área da superfície externa do transistor é 3 W. Despreze a transferência de calor que ocorre através da base do transistor. O coeficiente de transferência de calor por convecção é 100 W/m² K. Determine (a) a taxa de transferência de calor entre o transistor e o ar, em W, e (b) a temperatura da superfície externa do transistor, em °C.

Passo 1

Falaaa pessoal, como vocês estão? Bom, bora pra mais uma questão desse assunto!

Pra resolver essa questão, vamos assumir que o motor é um sistema fechado e é um sistema em estado estático. Todas as operações são constantes com tempo, e vamos usar as regras convencionais pra trabalho e calor.

A gente pode começar fazendo o balanço energético:

d K E d t + d P E d t + d v d t = Q - W e l e c - W s h a f t → Q = W e l e c - W s h a f t

Usando essa expressão para transferência de calor, nós temos:

- h A T b - T 0 = W e l e c + W s h a f t

T b = W e l e c + W s h a f t - h A + T 0

Passo 2

Colocando em termos de trabalho, temos que:

W e l e c = - 1 B t u s = - 3600   B t u / h

W s h a f t = I ω = 14,4 500 2 π 60 1 1 778 = 3489 B t u h

Finalmente, podemos fazer:

T b = = - 3600   + 3489 - 10 + 540 = 551 ° C = 91 ° F

Resposta

W e l e c = - 3600   B t u / h

T b = 91 ° F

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