Uma parede é composta por duas camadas de madeira compensada de espessura 4 cm e
preenchida por espuma de espessura de 12 cm e
. Os coeficientes convectivos de ambos os lados são aproximadamente
. A parede separa um ambiente cujo a temperatura do ar é de
de outro onde a temperatura do ar é de
. Calcule a taxa de calor transferida por metro quadrado.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma parede com duas camadas de madeira compensada e uma camada de espuma, cada material tem sua própria espessura e condutividade térmica. Além disso, há convêctores nos dois lados da parede. A gente vai usar os conceitos de condução térmica e convecção térmica para calcular a taxa de calor que passa por metro quadrado dessa parede. Vamos precisar das fórmulas de resistência térmica tanto para condução quanto para convecção.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a resistência térmica para condução nas camadas de madeira e espuma. A resistência térmica à condução é dada por:
onde:
-
é a espessura do material, -
é a condutividade térmica.
Vamos calcular para cada camada:
Madeira Compensada:
Espessura
Condutividade
Espessura
Condutividade
Como são duas camadas iguais de madeira:
Espuma:
Espessura
Condutividade
Espessura
Condutividade
Passo 3
Agora, vamos calcular a resistência térmica para convecção nos dois lados da parede. A resistência térmica à convecção é dada por:
onde:
-
é o coeficiente convectivo.
Dado que os coeficientes convectivos são
para ambos os lados:
Passo 4
Vamos somar todas as resistências térmicas para encontrar a resistência total da parede:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, vamos calcular a taxa de transferência de calor
usando a diferença de temperatura entre os ambientes e a resistência total:
Onde:
Resposta
A taxa de calor transferida por metro quadrado é aproximadamente 32,25 W/m².
Exercícios relacionados
Escreva a equação diferencial mais simplificada para os casos de transferência de calor:
b) esférica permanente com cte e sem geração de calor.
b) esférica permanente com
Calcule: (a) A taxa volumétrica de geração de calor no tubo. Resposta: 2,11×10
Verifique se o escoamento descrito por
é compressível ou incompressível.
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
p) A lei de Fourier é aplicável apenas a sólidos.
p) A lei de Fourier é aplicável apenas a sólidos.