Uma parede de 4 cm de espessura foi construída com um material, cuja condutividade térmica é de . Calcule o fluxo de calor através da parede, para uma diferença de . (resposta ).

Passo 1

Vamos resolver um exercício de condução de calor. A questão nos apresenta uma parede com 4 cm de espessura, usando um material com condutividade térmica de . Precisamos calcular o fluxo de calor que passa por essa parede quando há uma diferença de temperatura de . Para isso, vamos usar a Lei de Fourier da Condução de Calor, que relaciona o fluxo de calor com a condutividade térmica, a área, a diferença de temperatura e a espessura do material.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a Lei de Fourier. Ela é dada por:
Onde:
  • é o fluxo de calor (em ²),
  • é a condutividade térmica do material (em ),
  • é a diferença de temperatura (em ),
  • é a espessura da parede (em metros).
O sinal negativo indica a direção do fluxo de calor, mas como estamos interessados apenas no valor absoluto do fluxo, podemos desconsiderar o sinal.

Passo 3

Vamos converter a espessura da parede de centímetros para metros, porque as unidades da condutividade estão em .

Passo 4

Agora, substituímos os valores na fórmula:
Substituindo os valores conhecidos:

Passo 5

Vamos calcular o fluxo de calor:
²

Resposta

O fluxo de calor através da parede é de ².

Exercícios relacionados

Escreva a expressão para conservação de massa considerando escoamento unidimensional em regime permanente através de um tubo (vazão paralela às paredes) com uma única entrada e saída .
Um tanque, com volume , contém ar a 800 kPa (absoluta) e . Em t=0, o ar começa a escapar do tanque por meio de uma válvula com área de escoamento de . O ar passando pela válvula tem velocidade de e massa específica de . Determine a taxa instantânea de variação da massa específica do ar no tanque em
(2.28 do Lienhard) A 1 kW commercial electric heating rod, 8 mm in diameter and 0.3 m long, is to be used in a highly corrosive gaseous environment. Therefore, it has to be provided with a cylindrical sheath of fireclay. The gas flows by at , and is outside the sheath. The surface of the heating rod cannot exceed . Set the maximum sheath thickness and the outer temperature of the fireclay. [Hint: use heat flux and temperature boundary conditions to get the temperature distribution. Then use the additional convective boundary condition to obtain the sheath thickness.]
As superfícies externas de uma placa plana com condutividade térmica e espessura são mantidas a uma mesma temperatura . Esta placa está associada a uma taxa volumétrica de geração de calor . Deduzir a expressão do perfil de temperatura, do fluxo térmico e da taxa de transferência de calor no interior da placa. Sugestão: Localize a origem do sistema de coordenadas no centro da placa.