Calcule o fluxo de energia provocado por um gradiente de temperatura de 2.5 Km numa amostra de argônio cuja temperatura média é de 273 K.
Passo 1
Então, vamos resolver um exercício sobre fluxo de energia causado por um gradiente de temperatura numa amostra de argônio. Precisamos calcular quanto de energia está fluindo quando a temperatura muda numa certa taxa dentro desse gás.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é fluxo de energia. Basicamente, é a quantidade de energia que passa por uma área por unidade de tempo. No contexto de gradientes de temperatura, usamos a Lei de Fourier para descrever esse fluxo.
Passo 3
A Lei de Fourier para condução de calor é dada por:
Onde:
-
é o fluxo de energia (em W/m²), -
é a condutividade térmica do material (em W/m·K), -
é o gradiente de temperatura (em K/m).
Passo 4
No nosso caso, o gradiente de temperatura
é de 2.5 K/m. Também sabemos que a condutividade térmica do argônio a 273 K é aproximadamente 0.016 W/m·K.
Passo 5
Agora, vamos substituir esses valores na fórmula da Lei de Fourier:
Passo 6
Calculando o valor:
Passo 7
O sinal negativo indica que o fluxo de energia ocorre na direção de diminuição da temperatura. Porém, geralmente, nos referimos apenas ao valor absoluto do fluxo.
Resposta
O fluxo de energia é de 0.04 W/m².