A transferência de calor ocorre de três formas: condução, convecção e radiação térmica. Sabendo que: q = fluxo de calor, A = área, T = temperatura, k e h = constantes de proporcionalidade e ρ = massa específica, a equação que melhor representa o fluxo de calor por convecção é:
- A)q=-kA(dT/dx)
Errada, porque q = -kA(dT/dx) é a forma clássica da condução de calor, não da convecção.
- B)q=ρA(dT/dx)2
Errada, pois essa expressão não representa uma lei física padrão de transferência de calor por convecção.
- C)q=hAΔT
Certa, porque q = hAΔT é a lei de resfriamento de Newton, usada para descrever convecção.
- D)q=hA∇T
Errada, já que ∇T é um gradiente de temperatura vetorial e não a forma usual da equação de convecção pedida.
- E)q=hA∇2T
Errada, porque ∇2T aparece em formulações de difusão/condução em equações diferenciais, não na expressão simples da convecção.
Gabarito: C
Na transferência de calor por convecção, o calor passa entre uma superfície e um fluido em movimento, como ar, água ou um gás qualquer. A ideia central é simples: quanto maior a diferença de temperatura entre a superfície e o fluido, maior tende a ser o fluxo de calor. Por isso, a forma mais clássica de escrever esse processo é pela lei de resfriamento de Newton: q = hAΔT. Aqui, h é o coeficiente de convecção, que depende do fluido, da velocidade do escoamento e da geometria do sistema. Já A é a área de troca térmica e ΔT é a diferença de temperatura entre a superfície e o fluido. Em concurso, quando aparecem as palavras-chave fluxo de calor, área, temperatura e constante h, a banca está apontando para a convecção. A alternativa C está correta porque traduz exatamente essa relação proporcional: o fluxo de calor aumenta com a área e com a diferença de temperatura, sendo h o fator que ajusta a intensidade da troca. É o modelo mais usado em engenharia para descrever convecção em regime simples. As outras fórmulas da questão misturam ideias de condução e até operadores matemáticos que não pertencem à expressão padrão da convecção. Então, aqui não tem mistério: para convecção, pense em superfície + fluido + diferença de temperatura.