Enunciado

Devido a uma falha no contato da porta, a pequena lâmpada de iluminação interna de uma geladeira ( 25   W ) permanece acesa com a porta fechada. As paredes da geladeira têm isolamento térmico limitado e, através delas, existe uma transferência de calor de 50   W do ambiente para o espaço refrigerado. Essas duas transferências de calor podem ser encaradas como “vazamentos” de calor para a geladeira. A área total de transferência de calor do condensador dessa geladeira é de 1   m 2 e o coeficiente de transferência de calor por convecção, entre a superfície externa do condensador e o ar ambiente a 20   ° C , é de 15   W / m 2 K . Qual deve ser a diferença entre a temperatura da superfície externa do condensador e a temperatura ambiente, de modo que seja possível rejeitar para o ambiente o calor “vazado” para a geladeira.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Nós temos um problema de transferência de calor por convecção na geladeira. A questão quer saber qual é a variação de temperatura ∆ T . A gente só tem que prestar atenção aqui, que a transferência de calor total vem do calor da lâmpada e da transferência interna, ou seja,

Q ˙ = 25   W + 50 W = 75   W

Nós sabemos que para a convecção, podemos escrever:

Q ˙ = h A ∆ T

O enunciado nos deu a temperatura ambiente, T a m b = 20   ° C , a área A = 1   m 2 e ele também nos deu o coeficiente de transferência de calor por convecção h = 15   W / m 2 K . Mas a gente quer achar o ∆ T , então, vamos isolar ele e substituir os dados na fórmula:

∆ T = Q ˙ h A = 75   W 15   W / m 2 K 1   m 2

∆ T = 5   ° C

Isso quer dizer que a temperatura da superfície externa deve ser no mínimo T = 25   ° C , já que T a m b = 20   ° C e ∆ T = 5   ° C . Mas isso é só uma curiosidade, porque ele quer saber só da variação. Então, achamos nosso resultado.

Prontinho, vamos pra próxima 😉

Resposta

∆ T = 5   ° C

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