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 .

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