Considere uma extensa parede plana de espessura
, condutividade térmica
e área da superfície A
. O lado esquerdo da parede é mantido a uma temperatura constante
, enquanto o lado direito perde calor por convecção para o ar ambiente a
com coeficiente de transferência de calor
. Considerando uma condutividade térmica constante e ausência de geração de calor na parede, © avalie a taxa de transferência de calor através da parede.
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma parede plana que queremos analisar a transferência de calor através dela. A matéria que vamos usar aqui é Transferência de Calor, mais especificamente os mecanismos de condução e convecção. Para resolver isso, vamos precisar das fórmulas de resistência térmica para condução e para convecção.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as partes da transferência de calor nessa situação. O calor está sendo conduzido através da parede e, no lado direito, ele está sendo perdido por convecção para o ar ambiente. Então, temos duas resistências térmicas: uma pela condução na parede e outra pela convecção na superfície.
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica de condução na parede. A fórmula para resistência térmica por condução é:
Onde:
-
é a espessura da parede, -
é a condutividade térmica, -
é a área da superfície.
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, vamos calcular a resistência térmica de convecção na superfície direita. A fórmula para resistência térmica por convecção é:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de calor, -
.
Substituindo os valores:
Passo 5
Para encontrar a taxa de transferência de calor total através da parede, somamos as resistências térmicas de condução e convecção:
Passo 6
Agora, usamos a diferença de temperatura entre os dois lados da parede para calcular a taxa de transferência de calor. A fórmula é:
Onde:
-
.
Substituindo os valores:
Resposta
A taxa de transferência de calor através da parede é aproximadamente 9045 W.