Determine o fluxo e a taxa de transferência de calor através de uma placa de aço (
) cuja área é de
espessura de
quando uma de suas superfícies é mantida a
e a outra a
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre transferência de calor por condução! A gente tem uma placa de aço com certa área e espessura, e as duas faces dela estão a temperaturas diferentes. O que precisamos encontrar é o fluxo de calor (quanto calor passa por metro quadrado) e a taxa de transferência de calor total (quanto calor passa pela placa inteira).
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é transferência de calor por condução. Esse é um processo onde o calor se move através de um material sólido de uma região mais quente para uma mais fria. A fórmula que usamos para calcular o fluxo de calor é:
Onde:
-
é o fluxo de calor (W/m²) -
é a condutividade térmica do material (W/mK) -
é a diferença de temperatura (°C ou K) -
é a espessura do material (m)
Passo 3
Vamos aplicar essa fórmula com os valores do problema. Primeiro, precisamos garantir que todas as unidades estejam no sistema internacional:
-
- Área
- Espessura
(convertendo milímetros para metros) -
e , então
Aplicando na fórmula:
Passo 4
Agora que temos o fluxo de calor por metro quadrado, podemos encontrar a taxa total de transferência de calor (
) multiplicando o fluxo pela área da placa:
Resposta
O fluxo de calor através da placa é de
e a taxa de transferência de calor total é de
.