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.
Supondo que o ar do lado de fora esteja a 0^circ C, calcule o coeficiente médio de transferência de calor por condução.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre transferência de calor por condução! O enunciado nos dá informações sobre uma parede de concreto e nos pede para encontrar o coeficiente médio de transferência de calor por condução. Para isso, vamos usar a Lei de Fourier, que descreve como o calor se move através de materiais.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
  • Densidade de corrente térmica (q): 20,0 W/m²
  • Espessura da parede (L): 10,0 cm = 0,10 m
  • Temperatura na superfície interna (T₁): 22,0°C
  • Temperatura na superfície externa (T₂): 6,0°C
  • Temperatura do ar externo (Ta): 0,0°C

Passo 3

Agora, vamos lembrar da Lei de Fourier para condução de calor, que é dada por:
q = k cdot De
Onde:
  • $ q $ é a densidade de fluxo de calor,
  • $ k $ é o coeficiente de condução térmica,
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura,
  • $ L $ é a espessura do material.
Queremos encontrar $ k $, então vamos rearranjar a equação:
q

Passo 4

Vamos calcular a diferença de temperatura ($ \Delta T $) entre as superfícies da parede:
De
Agora, substituindo os valores na fórmula:
De

Resposta

O coeficiente médio de transferência de calor por condução é 0,125 W/(m·K).

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