UFAL 2014/2
A parte traseira dos aparelhos de ar condicionado de janela apresenta um tipo de dissipador de calor que possui uma estrutura que favorece a troca de calor com o ambiente externo. Essa estrutura é fundamental para o bom funcionamento do aparelho e sua função é, basicamente, transferir o calor do líquido de refrigeração que circula no equipamento para o ambiente externo.
O formato observado na figura, popularmente conhecido como “colmeia”, favorece a troca de calor com o ambiente externo porque
diminui a área de fluxo do fluido de refrigeração do aparelho, reduzindo, assim, a perda de calor por convecção.
aumenta a área da superfície de contato com o ar externo, melhorando, assim, a transmissão de calor por contato.
aumenta a espessura da superfície de contato com o ambiente, favorecendo a troca de calor por contato.
provoca aumento de sua temperatura, melhorando o fluxo de calor pelo aumento da diferença térmica com o ambiente.
reduz o calor específico do fluido de refrigeração do aparelho, possibilitando uma redução de temperatura mais rápida.
Resolução
• multiplicam a superfície exposta ao ar externo;
• permanecem em contato direto com o tubo por onde circula o fluido refrigerante quente;
• oferecem caminho fácil para o ar ambiente passar entre elas.
Quanto maior a área de contato entre a superfície metálica (quente) e o ar (mais frio), maior é a taxa de transferência de calor por convecção forçada (devido ao ventilador) ou natural. Assim, o calor absorvido do ambiente interno é eficientemente lançado para fora, permitindo que o ciclo de refrigeração continue.
Portanto, o formato “colmeia” favorece a troca de calor porque aumenta a área da superfície de contato com o ar externo. Essa é exatamente a ideia expressa na alternativa B.
Dicas
Erros Comuns
- Convecção: modo de transferência de calor que ocorre em fluidos (líquidos ou gases) e depende da diferença de temperatura e da área de contato entre a superfície sólida quente e o fluido.
- Área de superfície: a taxa de transferência de calor (ΔQ/Δt) é proporcional à área A exposta: \( \frac{\Delta Q}{\Delta t} = h \; A \; (T_{superfície} - T_{fluido}) \), onde h é o coeficiente de convecção.
- Disipadores (heat sinks): peças metálicas com aletas que “multiplicam” a área para aumentar a dissipação de calor.
