Gabarito: Errado (E)

Tema central: A questão trata do Número de Biot (Bi), um parâmetro adimensional fundamental em transferência de calor, especialmente quando analisamos o resfriamento ou aquecimento de sólidos como esferas em processos industriais.

Para resolver este tipo de questão, você precisa compreender o conceito de resistência térmica na condução e na convecção, e como o Número de Biot ajuda a prever a distribuição da temperatura dentro de um corpo.

Resumo Teórico: O Número de Biot (Bi) é definido como a razão entre a resistência térmica interna do corpo (condução) e a resistência térmica externa (convecção), ou seja:

Bi = (h·L_c)/k

Onde h é o coeficiente de convecção, L_c é o comprimento característico e k é a condutividade térmica do material.

Segundo a literatura (Incropera & DeWitt, "Fundamentals of Heat and Mass Transfer"), a interpretação correta é:

• Bi << 1: a condução é muito rápida comparada à convecção, então o interior do sólido tende a ficar com temperatura praticamente uniforme.
• Bi >> 1: a condução é lenta em relação à convecção, resultando em fortes gradientes de temperatura no interior do sólido (diferença significativa entre o centro e a superfície).

Justificativa para o gabarito: A afirmação diz que, se Bi for muito superior à unidade, a temperatura no interior da esfera será praticamente uniforme. Isso está INCORRETO. Na verdade, se Bi for alto, a superfície troca calor muito rapidamente com o meio externo, mas o interior não acompanha devido à baixa condutividade, formando grandes diferenças de temperatura dentro do corpo.

Estratégia para interpretação: Fique atento a palavras como "uniforme" e "diferença muito pequena", pois são comuns em pegadinhas. Sempre associe Bi pequeno com uniforme e Bi grande com gradiente acentuado.

Resumo final: A alternativa está Errada porque confunde o efeito de um Biot alto com o de um Biot baixo. Saber diferenciar essas situações é fundamental para acertar questões de processos térmicos em concursos!

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O contrário, ele descreveu a situação para um caso de Biot muito menor que 1.

"Para sistemas onde é muito inferior a um, o interior da esfera pode ser presumido como sempre tendo a mesma temperatura, embora esta temperatura possa estar mudando, na medida em que o calor passa para a superfície da esfera.

Em contrapartida, a esfera de metal pode ser grande, fazendo com que o comprimento característico aumente a tal ponto que o número de Biot é maior que um. Agora, gradientes térmicos dentro da esfera tornam-se importantes, apesar de o material da esfera ser um bom condutor"