Número de Biot

Valores do número de Biot inferiores a 0.1 implicam que a condução de calor no interior do corpo é muito mais rápida do que a convecção de calor longe da sua superfície, e os gradientes de temperatura são insignificantes no seu interior. Isto pode indicar a aplicabilidade (ou inaplicabilidade) de certos métodos para resolver problemas transitórios de transferência de calor. Por exemplo, um número Biot inferior a 0,1 tipicamente indica menos de 5% de erro quando se assume um modelo de transferência de calor transiente (também chamado de análise de sistema por blocos). Tipicamente este tipo de análise leva a um simples comportamento de aquecimento ou resfriamento exponencial (resfriamento ou aquecimento “Newtoniano”) uma vez que a quantidade de energia térmica (frouxamente, quantidade de “calor”) no corpo é diretamente proporcional à sua temperatura, que por sua vez determina a taxa de transferência de calor para dentro ou para fora dele. Isto leva a uma simples equação diferencial de primeira ordem que descreve a transferência de calor nestes sistemas.

A economia de um número Biot inferior a 0,1 rotula uma substância como “termicamente fina”, e a temperatura pode ser assumida como constante em todo o volume do material. O oposto também é verdade: Um número Biot maior que 0,1 (uma substância “termicamente espessa”) indica que não se pode fazer essa suposição, e equações mais complicadas de transferência de calor para “condução transitória de calor” serão necessárias para descrever o campo de temperatura variável no tempo e não-espacialmente uniforme dentro do corpo do material. Os métodos analíticos para lidar com estes problemas, que podem existir para formas geométricas simples e condutividade térmica uniforme do material, são descritos no artigo sobre a equação de calor. O estudo da transferência de calor de lama microencapsulada de mudança de fase é uma aplicação em que o número Biot é útil; para a fase dispersa da lama microencapsulada de mudança de fase, o próprio material microencapsulado de mudança de fase, o número Biot é calculado para ser inferior a 0.1 e assim pode ser assumido que não há gradiente térmico dentro da fase dispersa.

Conjuntamente com o número Fourier, o número Biot pode ser usado em problemas de condução transitórios em uma solução de parâmetros agrupados, que pode ser escrito como,

T – T ∞ T 0 – T ∞ = e – B i F o {\displaystyle {T-T_{\displaystyle {\displaystyle {T-T_{\displaystyle } \sobre T_{0}-T_T_{\i}=e^{\i}mathrm }}