Consideremos uma parede com as seguintes propriedades:
Qual é a taxa de transferência de calor através da parede quando
e
?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre transferência de calor através de uma parede composta por diferentes materiais. A matéria envolvida é Transferência de Calor, e para resolver vamos precisar entender como calcular as resistências térmicas de condução e convecção. Vamos juntar tudo para descobrir qual é a taxa de transferência de calor pela parede.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as resistências térmicas envolvidas no sistema. Temos duas resistências de convecção (uma na face externa e outra na face interna da parede) e várias resistências de condução através dos materiais que compõem a parede.
Passo 3
A resistência térmica por convecção é dada por:
onde
é o coeficiente de transferência de calor por convecção e
é a área de transferência de calor.
Passo 4
A resistência térmica por condução é dada por:
onde
é a espessura do material,
é a condutividade térmica e
é a área.
Passo 5
Vamos calcular a área
da parede. Considerando que a altura total
e a largura pode ser deduzida a partir das dimensões fornecidas. Porém, como não temos a largura, vamos assumir que a área
seja 1 m² para simplificar os cálculos.
Passo 6
Agora, vamos calcular cada resistência:
- Convecção na face 1:
- Condução através de cada material:
- Convecção na face 4:
Passo 7
Somando todas as resistências térmicas para obter a resistência total:
Passo 8
Agora, para encontrar a taxa de transferência de calor (
), usamos a diferença de temperatura dividida pela resistência total:
Resposta
A taxa de transferência de calor através da parede é aproximadamente 562,82 W.