Existe uma diferença de
através de uma manta de fibra de vidro de 4 cm de espessura. A condutividade térmica da fibra de vidro é
. Calcule a energia transferida pela fibra em 2 horas, por unidade de área. Resposta:
.
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem uma manta de fibra de vidro com 4 cm de espessura que está sofrendo uma diferença de temperatura de
. A condutividade térmica dessa fibra de vidro é
. O que precisamos descobrir é quanto de energia essa manta transfere em 2 horas, por cada metro quadrado.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como a transferência de calor acontece através de um material. A gente usa a Lei de Fourier da Condução Térmica, que diz que a quantidade de calor transferida por unidade de tempo (chamamos de
) através de um material é proporcional à diferença de temperatura, à área e à condutividade térmica, e inversamente proporcional à espessura do material.
A fórmula fica assim:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor (em W), -
é a condutividade térmica ( ), -
é a diferença de temperatura ( ), -
é a área (como queremos por unidade de área, ), -
é a espessura da manta (4 cm = 0,04 m).
Passo 3
Vamos calcular a taxa de transferência de calor usando os valores que temos:
Isso significa que a manta está transferindo
de energia por cada metro quadrado.
Passo 4
Agora, para encontrar a energia total transferida em 2 horas, precisamos multiplicar a taxa de transferência pelo tempo. Como 1 hora tem 3600 segundos, 2 horas são 7200 segundos.
Convertendo joules para quilojoules: