Calcule a taxa na qual o calor será perdido em um dia muito frio de inverno através de uma parede de tijolos de
x
com uma espessura de 32 cm . A temperatura interior é
e a temperatura exterior é
; suponha que a condutividade térmica do tijolo seja de
.
Passo 1
Então, a gente tem um exercício de física sobre como o calor é perdido através de uma parede em um dia frio de inverno. A gente vai usar conceitos de condutividade térmica, que é a maneira como o calor passa através de materiais. Para resolver isso, vamos precisar das dimensões da parede, das temperaturas interna e externa, e da condutividade térmica do tijolo.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as dimensões da parede. Ela tem:
- Comprimento: 6,2 metros
- Altura: 3,8 metros
- Espessura: 32 centímetros (que vamos converter para metros)
A área da parede é importante porque quanto maior for a área, mais calor pode passar por ela.
Passo 3
Vamos calcular a área (A) da parede. A área é o produto do comprimento pela altura.
Passo 4
Agora, vamos converter a espessura (d) da parede de centímetros para metros para manter as unidades consistentes.
Passo 5
A diferença de temperatura (ΔT) entre o interior e o exterior da parede é essencial para calcular a taxa de perda de calor. A temperatura interna é 26°C e a externa é -18°C.
Passo 6
Vamos usar a Lei da Condução de Fourier, que nos diz como o calor se move através de um material. A fórmula é:
Onde:
-
é a taxa de perda de calor (em Watts, W) -
é a condutividade térmica do material (0,74 W/m·K para o tijolo) -
é a área da parede -
é a diferença de temperatura -
é a espessura da parede
Passo 7
Agora, vamos substituir todos os valores na fórmula:
Passo 8
Vamos calcular o numerador primeiro:
Agora, dividimos pelo denominador:
Resposta
A taxa de perda de calor através da parede é de aproximadamente 2398,47 Watts.
Exercícios relacionados
Utilize coordenadas cilíndricas.
Calcule , onde
é o sólido do primeiro octante que está abixo do parabolóide
Calcule
Considere que o calor pode ser transferido por convecção e radiação, assim como por condução e explique por que uma garrafa térmica tem uma parede dupla, com vácuo e com camada de prata.
Tendo em mente que a energia interna de um corpo consiste da energia cinética e energia potencial das suas partículas, como pode-se distinguir a energia interna de um corpo da sua temperatura?
Resolva pelo método da variação dos parametros as seguintes equações:
,