Uma esfera quente se coloca no fluxo de ar de 50°C com uma velocidade de 5 m/s que flui perpendicularmente nela. A esfera tem um diâmetro de 10 mm....

Para resolver este problema, podemos utilizar a equação de transferência de calor por convecção: q = h*A*(Ts - Tf) Onde: q = fluxo de calor dissipado pela esfera (2000 W/m²) h = coeficiente de transferência de calor por convecção A = área superficial da esfera (calculada a partir do diâmetro) Ts = temperatura superficial da esfera (a ser determinada) Tf = temperatura do fluido (50°C = 323 K) O coeficiente de transferência de calor por convecção pode ser determinado utilizando correlações empíricas, como a de Nusselt, que dependem do número de Reynolds e do número de Prandtl. No entanto, para simplificar, podemos utilizar um valor típico para o coeficiente de convecção de ar em fluxo livre: h = 10 W/m²K A área superficial da esfera pode ser calculada a partir do diâmetro: A = pi*d²/4 = pi*(0,01 m)²/4 = 7,85 x 10^-5 m² Substituindo os valores na equação de transferência de calor por convecção, temos: 2000 = 10*7,85 x 10^-5*(Ts - 323) Simplificando: Ts - 323 = 255,06 Ts = 578,06 K Portanto, a temperatura superficial da esfera é de aproximadamente 305,91°C.