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:
Phi = -k dTdx
Onde:
  • Phi é o fluxo de energia (em W/m²),
  • k é a condutividade térmica do material (em W/m·K),
  • dTdx é o gradiente de temperatura (em K/m).

Passo 4

No nosso caso, o gradiente de temperatura dTdx 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:
Phi = -0.016 times 2.5

Passo 6

Calculando o valor:
Phi = -0.04 , W/m² ²

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.

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