Um medidor de fluxo de calor (densidade de corrente térmica) na superfície externa fria de uma parede de concreto indica o valor de
. A espessura da parede é de
e a temperatura na superfície da parede no lado interno é de
, enquanto que a temperatura na superfície do lado externo é de
.
Supondo que o ar do lado de fora esteja a
, calcule o coeficiente médio de transferência de calor por condução.
Supondo que o ar do lado de fora esteja a
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:
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 $, então vamos rearranjar a equação:
Passo 4
Vamos calcular a diferença de temperatura ($ \Delta T $) entre as superfícies da parede:
Agora, substituindo os valores na fórmula:
Resposta
O coeficiente médio de transferência de calor por condução é 0,125 W/(m·K).