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:
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:
-
Área da Parede (
): - Altura: 3 m
- Largura: 5 m
-
Diferença de Temperatura (
): - Temperatura interna:
- Temperatura externa:
- Temperatura interna:
-
Espessura da Parede (
): -
Condutividade Térmica (
):
Passo 4
Agora, substituímos todos os valores na fórmula da Lei de Fourier:
Passo 5
Vamos resolver a equação passo a passo:
-
Multiplicamos os valores no numerador:
-
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)
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:
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
Resposta: