Considere uma placa plana de vidro de espessura
e condutividade térmica
. A superfície esquerda é mantida à temperatura
, enquanto a superfície direita permanece com temperatura
. Determine a densidade de fluxo de calor que atravessa a placa de vidro.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma placa de vidro plana com uma espessura de
e uma condutividade térmica de
. A temperatura do lado esquerdo da placa é
e do lado direito é
. Nosso objetivo é descobrir qual é a densidade de fluxo de calor, ou seja, quanto calor está passando através da placa por metro quadrado.
Vamos usar conceitos de condução de calor para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter a espessura da placa para metros, já que as unidades da condutividade térmica estão em metros. Sabemos que:
Então,
Passo 3
Agora, vamos lembrar a fórmula para a densidade de fluxo de calor por condução, conhecida como Lei de Fourier:
Onde:
-
é a densidade de fluxo de calor (W/m²) -
é a condutividade térmica do material (W/(m·°C)) -
é a diferença de temperatura (°C) -
é a espessura do material (m)
Passo 4
Vamos identificar os valores que temos:
Passo 5
Substituindo esses valores na fórmula da Lei de Fourier:
Passo 6
Agora, vamos calcular:
Então,
Resposta
A densidade de fluxo de calor que atravessa a placa de vidro é
.