Um cilindro de 50 mm de diâmetro tem sua temperatura externa mantida a 120 ºC por conta de um fluxo de ar a 20 ºC, conforme mostrado na figura. Considerando um coeficiente de troca de calor por convecção igual a 100 W/m2 . ºC e assumindo π = 3, a perda de calor do cilindro por unidade de comprimento vale:
- A)1500 W/m;
Correta, porque aplica a convecção com área lateral por metro de comprimento: q' = h·πD·ΔT = 1500 W/m.
- B)1750 W/m;
Errada, pois superestima o valor e indica erro de área ou de conversão de unidades.
- C)2000 W/m;
Errada, porque dobra indevidamente o resultado correto, provavelmente por usar área maior do que a lateral por metro.
- D)2250 W/m;
Errada, pois continua acima do valor obtido pela fórmula de convecção para 1 m de cilindro.
- E)2500 W/m.
Errada, porque exagera ainda mais a perda de calor e não bate com o cálculo de hAΔT.
Gabarito: A
Nesta questão, o raciocínio é direto: para convecção, a perda de calor vem da lei de resfriamento de Newton, q = hA(Ts - T∞). Como o enunciado pede por unidade de comprimento, você usa a área lateral do cilindro por metro de comprimento, que é A = πD·1. É aquele caso clássico em que o cilindro parece complicado, mas na prática vira uma conta de perímetro vezes 1 m. Com D = 50 mm = 0,05 m, π = 3, h = 100 W/m².°C e diferença de temperatura de 120 - 20 = 100 °C, fica q' = 100 x 3 x 0,05 x 100 = 1500 W/m. Por isso o gabarito é a alternativa A.