Uma parede composta é formada por uma placa de cobre de 2,0 cm, uma camada de amianto de 3,0 cm e uma camada de fibra de vidro de
. A parede é submetida a uma diferença de temperatura de
. As condutividades térmicas médias são: cobre
, amianto
e fibra de vidro
. Calcule o fluxo de calor através da estrutura composta.
(2,0 pontos)
(2,0 pontos)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma parede composta por três materiais diferentes: cobre, amianto e fibra de vidro, cada um com uma espessura e condutividade térmica específica. A diferença de temperatura através da parede é de
. O que precisamos calcular é o fluxo de calor que passa por essa estrutura toda. Para isso, vamos usar conceitos de condução de calor e a fórmula que relaciona condutividade térmica, espessura e diferença de temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos converter todas as espessuras dos materiais de centímetros para metros, já que as unidades de condutividade térmica estão em
.
Passo 3
Agora, vamos lembrar que, para cada camada, o fluxo de calor
pode ser calculado pela fórmula:
Onde:
-
é a condutividade térmica, -
é a área da parede, -
é a diferença de temperatura, -
é a espessura do material.
Como a parede é composta por várias camadas, a resistência térmica total
é a soma das resistências de cada camada:
Passo 4
Vamos calcular cada resistência térmica:
Passo 5
Somando todas as resistências térmicas:
Passo 6
Agora, usando a fórmula do fluxo de calor total:
Resposta
O fluxo de calor através da estrutura composta é aproximadamente
.