Relatório

1. Objetivos do experimento

a) Avaliar a aplicabilidade do método da análise concentrada a um processo de transferência de calor em regime transiente (resfriamento de um cilindro de aço).
b) Determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção no processo de resfriamento, utilizando o método da análise concentrada.
c) Avaliar as incertezas envolvidas.

Em certas circunstâncias, o problema do aquecimento ou resfriamento de um corpo pode ser encarado como um problema dependente unicamente do tempo, ou seja, não há necessidade de se determinar variações de temperaturas no espaço tridimensional, pois se considera que a temperatura da substância é uniforme em toda a sua extensão para cada instante considerado. Tal abordagem é denominada de análise concentrada. O método da análise concentrada conduz a resultados fisicamente realistas se o número de Biot representativo do processo for menor que a unidade.
. (1)

Para todos os efeitos práticos o modelo da análise concentrada é válido para:

, (2)

Sendo: uma dimensão característica do corpo, no caso em analise o comprimento .
Seja um corpo cilíndrico quente que se resfria gradualmente em contato com o ar ambiente. A primeira Lei da Termodinâmica para o sistema cilindro de aço é dada pela equação:

. (3)

O fluxo de calor do cilindro para o ar ambiente é dado pela Lei do Resfriamento de Newton:

. (4)

A taxa de variação da energia interna pode ser escrita como:

. (5)

Substituindo as equações (5) e (6) na equação (4), e lembrando a