Considere uma parede de 3 m de altura, 5 m de largura e de espessura, cuja condutividade térmica é . Em um determinado dia, as temperaturas das superfícies interna e externa da parede são e , respectivamente. Determine a taxa de perda de calor através da parede nesse dia.
Resposta:

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma parede com determinadas dimensões e propriedades térmicas, além das temperaturas nas superfícies interna e externa. O objetivo é calcular a taxa de perda de calor através dessa parede. Para isso, vamos usar conceitos de condução de calor.

Passo 2

Vamos utilizar a Lei de Fourier para condução térmica, que nos ajuda a determinar a taxa de perda de calor através de materiais. A fórmula é:
Onde:
  • é a taxa de perda de calor (em Watts, W)
  • é a condutividade térmica do material (em W/m.K)
  • é a área da parede (em m²)
  • é a diferença de temperatura entre as superfícies (em °C ou K)
  • é a espessura da parede (em metros)

Passo 3

Vamos calcular cada um dos componentes necessários:
  1. Área da Parede ( ):
    • Altura: 3 m
    • Largura: 5 m
    ²
  2. Diferença de Temperatura ( ):
    • Temperatura interna:
    • Temperatura externa:
  3. Espessura da Parede ( ):
  4. Condutividade Térmica ( ):

Passo 4

Agora, substituímos todos os valores na fórmula da Lei de Fourier:
²

Passo 5

Vamos resolver a equação passo a passo:
  1. Multiplicamos os valores no numerador:
  2. Dividimos pelo valor da espessura:

Resposta

A taxa de perda de calor através da parede é .

Exercícios relacionados

Um tubo de aço contém um diâmetro interno de 4 in, diâmetro externo de 6 in e possui um coeficiente de condutividade térmica . Dentro deste tubo passará vapor de água superaquecida a 480 K . Por questões de segurança, deve-se manter a parede externa do tubo a temperatura ambiente ( 298 K ), para isto foram instalados dois isolantes combinados que alcançaram este resultado. O primeiro isolante é lâ de rocha ( ) com diâmetro de isolamento de 12 in , e o segundo é poliuretano ( ) com diâmetro de isolamento de 13,5 in. Dentro destas condições, determine:
a) A perda de calor para 120 m de comprimento total do tubo.
b) A temperatura na interface entre o tubo e a lã de rocha.
c) A temperatura da interface entre os dois isolantes.
Resposta: a)
b)
c)
Considere uma janela de vidro de de altura, 1,5 m de largura, espessura de 8 mm e uma condutividade térmica de .K. Determine a taxa de transferência de calor permanente através desta janela de vidro e a temperatura de sua superfície interna para um dia em que a sala seja mantida a , enquanto a temperatura no exterior é de . Considere os coeficientes de transferência de calor sobre as superfícies interna e externa da janela iguais a e h2 , que incluem os efeitos da radiação.
Resposta:
Uma bomba não afogada está localizada para o lado e com uma distância de da superfície um reservatório. Ela foi projetada para recalcar água a e com uma vazão de . Os tubos utilizados nessa instalação são de aço comercial e possuem diâmetro nominal de 50 mm . Após a bomba há uma tubulação de recalque com 100 m de comprimento e diversos acessório. Determine: c) a carga mínima da bomba que o sistema necessita vencer;
Determine o raio crítico em cm para um tubo com asbestos com condutividade térmica kiso , se o coeficiente externo de transferência de calor é . Plote o gráfico q
Resposta: . Espessura mínima de isolamento: 1,42 cm