Água está em ebulição a 95°C numa panela de alumínio (k = 237 W/m∙°C) de 25 cm de diâmetro. Calor é transferido em regime permanente para a água at...

a) Para determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção entre a superfície interna e a água, podemos utilizar a equação da Lei de Resfriamento de Newton: q = h*A*ΔT Onde: q = taxa de transferência de calor por convecção [W] h = coeficiente de transferência de calor por convecção [W/m²∙°C] A = área de transferência de calor [m²] ΔT = diferença de temperatura entre a superfície interna e a água [°C] Podemos calcular a área de transferência de calor como a área da base da panela: A = π*(d/2)² A = π*(0,25/2)² A = 0,0491 m² A diferença de temperatura entre a superfície interna e a água é: ΔT = 108 - 95 ΔT = 13°C Substituindo os valores na equação, temos: 800 = h*0,0491*13 h = 1.186,5 W/m²∙°C Portanto, o coeficiente de transferência de calor por convecção entre a superfície interna e a água é de 1.186,5 W/m²∙°C. b) Para determinar a temperatura da superfície externa do fundo da panela, podemos utilizar a equação da resistência térmica: R = L/(k*A) Onde: R = resistência térmica [°C/W] L = espessura do fundo da panela [m] k = condutividade térmica do alumínio [W/m∙°C] A = área de transferência de calor [m²] Podemos calcular a resistência térmica do fundo da panela como: R = 0,005/(237*π*0,25²) R = 0,0000022 °C/W A temperatura da superfície externa do fundo da panela pode ser determinada como: ΔT = q*R Onde: ΔT = diferença de temperatura entre a superfície interna e externa do fundo da panela [°C] Substituindo os valores, temos: ΔT = 800*0,0000022 ΔT = 0,00176°C Portanto, a temperatura da superfície externa do fundo da panela é de 108 - 0,00176 = 107,998°C.