Um medidor de fluxo de calor (densidade de corrente térmica) na superfície externa fria de uma parede de concreto indica o valor de 20,0 W / m 2. A espessura da parede é de 10,0 cm e a temperatura na superfície da parede no lado interno é de 22,0^circ C, enquanto que a temperatura na superfície do lado externo é de 6,0^circ C.
Calcule a resistência térmica da parede de concreto.

Passo 1

Então, temos um exercício que fala sobre como calcular a resistência térmica de uma parede de concreto. A matéria envolvida aqui é a Transferência de Calor, especificamente a condução de calor através de materiais. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula que relaciona a resistência térmica com a condutividade térmica, a espessura da parede e a área.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é resistência térmica. Pense nela como a “dificuldade” que o calor encontra para passar através de um material. Quanto maior a resistência térmica, mais difícil é para o calor fluir.
A fórmula básica para resistência térmica por condução é:
Rtérmica = Lk cdot A é
Onde:
  • $ R_{térmica} $ é a resistência térmica.
  • $ L $ é a espessura da parede.
  • $ k $ é a condutividade térmica do material.
  • $ A $ é a área pela qual o calor está passando.

Passo 3

No exercício, nos deram a densidade de corrente térmica, que é a quantidade de calor que passa por metro quadrado por segundo ($ 20,0 , W/m^2 20,0 , W/m^2 L $) é de $ 10,0 , cm $, que precisamos converter para metros: $ 0,10 , m $.
Também temos as temperaturas nas duas superfícies da parede:
  • Interna: $ 22,0^{\circ} C $
  • Externa: $ 6,0^{\circ} C $
A diferença de temperatura ($ \Delta T $) é:
L

Passo 4

Agora, vamos reorganizar a fórmula da resistência térmica para encontrar $ R_{térmica} $:
Rtérmica é
Onde $ q $ é a densidade de corrente térmica ($ 20,0 , W/m^2 $).

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula:
Rtérmica = 16,0 , °C20,0 , W/m^2 = 0,8 , °C cdot m^2/W é

Resposta

A resistência térmica da parede de concreto é de 0,8 °C·m²/W.

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