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
.
Exercícios relacionados
Calcule o coeficiente de difusão do líquido, etanol
em água, a
.
a viscosidade da solução que contem
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. Considere o valor da massa molar do ar seco igual a
. (CREMASCO, 3ed. 2015)
Utilizando-se os valores dos coeficientes de difusão em diluição infinita tabelados, estime o Daв para o sistema
/ hexano a
, no qual a fração molar do hexano é 0,43 . A essa temperatura as viscosidades da solução, do
e do hexano são,
e
, respectivamente. O gradiente de atividade para esse sistema, em que A é o hexano e B o CCl 4 :
Compare o resultado obtido com o valor experimental
e utilize as correlações de Wilke e de Leffler e Cullinan, para estimar o
. (CREMASCO, 3ed. 2015)
A reforma a vapor de hidrocarbonetos é uma maneira de produzir hidrogênio gasoso
para aplicação em células combustíveis. Entretanto, o gás rico em
produzido por esse processo se apresenta contaminado com monóxido de carbono (CO), em um teor molar porcentual de 1,0 %. Esse contaminante provoca envenenamento do catalisador da célula combustível e deve ser removido para permitir melhor operação da célula. Deseja-se separar CO do
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c. Estime o coeficiente de difusão efetivo do CO no interior do material poroso.
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