Um aquecedor elétrico encontra-se no interior de um longo cilindro de diâmetro igual a 30 mm. Quando a água, a uma temperatura de 25 °C e velocida...

Para calcular os coeficientes de transferência de calor por convecção para os escoamentos da água e do ar, podemos utilizar a Lei de Resfriamento de Newton, que relaciona a taxa de transferência de calor por convecção com a diferença de temperatura entre a superfície do cilindro e o fluido que está escoando ao redor dele. Para a água, temos: q = h*A*(Ts - Tw) Onde: q = taxa de transferência de calor por convecção (W/m²) h = coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m².K) A = área da superfície do cilindro (m²) Ts = temperatura da superfície do cilindro (K) Tw = temperatura da água (K) Podemos calcular a área da superfície do cilindro como: A = π*D*L Onde: D = diâmetro do cilindro (m) L = comprimento do cilindro (m) Substituindo os valores, temos: A = π*(30/1000)*L = 0,0942*L (m²) Agora podemos calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção para a água: h = q/(A*(Ts - Tw)) = 28.000/(0,0942*L*(90 + 273 - 25)) = 1.058,5/L (W/m².K) Para o ar, podemos utilizar o mesmo cálculo, mas com os valores correspondentes: A = π*(30/1000)*L = 0,0942*L (m²) q = 400 (W/m) Ts = 90 + 273 = 363 (K) Tw = 25 + 273 = 298 (K) Substituindo os valores, temos: h = q/(A*(Ts - Tw)) = 400/(0,0942*L*(363 - 298)) = 15,9/L (W/m².K) Portanto, o coeficiente de transferência de calor por convecção para a água é muito maior do que para o ar, indicando que a água é um fluido muito mais eficiente para transferir calor do que o ar.