Para determinar o fluxo de calor por convecção forçada que ocorre sobre uma placa plana, é necessário utilizar a equação de transferência de calor por convecção: q/A = h*(T_placa - T_agua) Onde: q/A é o fluxo de calor por unidade de área; h é o coeficiente de transferência de calor por convecção; T_placa é a temperatura da placa; T_agua é a temperatura da água. Para determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção, é necessário verificar se o escoamento da água é laminar ou turbulento. Como a velocidade de circulação da água é maior que a velocidade crítica, o escoamento é turbulento. Nesse caso, pode-se utilizar a correlação de Dittus-Boelter para determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção: Nu = 0,023*(Re^0,8)*(Pr^0,4) Onde: Nu é o número de Nusselt; Re é o número de Reynolds; Pr é o número de Prandtl. O número de Reynolds pode ser calculado por: Re = (rho*v*D)/mu Onde: rho é a densidade da água; v é a velocidade da água; D é a distância crítica; mu é a viscosidade dinâmica da água. O número de Prandtl pode ser calculado por: Pr = (Cp*mu)/k Onde: Cp é o calor específico da água; k é a condutividade térmica da água. Substituindo os valores na equação de transferência de calor por convecção, temos: q/A = h*(T_placa - T_agua) q/A = Nu*k/D*(T_placa - T_agua) Substituindo o valor de Nu, temos: q/A = 0,023*(Re^0,8)*(Pr^0,4)*k/D*(T_placa - T_agua) Substituindo os valores de Re, Pr, Cp, mu e k, temos: q/A = 4272,864 W/m2 Portanto, a alternativa correta é A) q/A = 4272,864 W/m2.
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