Uma parede de um forno é composta por duas camadas: uma camada de tijolo refratário com 0,20 metros de espessura (
) e uma camada de tijolo isolante com 0,13 metros de espessura (
). A temperatura na superfície interna do tijolo refratário é de
, enquanto a temperatura na superfície externa do tijolo isolante é de
. Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa, determine:
a) A quantidade de calor perdido por unidade de tempo (h);
b) A temperatura entre o refratário e o tijolo isolante.
a)
; b)
a) A quantidade de calor perdido por unidade de tempo (h);
b) A temperatura entre o refratário e o tijolo isolante.
a)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com transferência de calor através de uma parede composta por duas camadas de tijolos com diferentes propriedades térmicas. Para resolver essa questão, vamos precisar usar conceitos de condutividade térmica e resistência térmica. Nosso objetivo é calcular:
a) A quantidade de calor perdido por unidade de tempo (
);
b) A temperatura no ponto de contato entre o tijolo refratário e o tijolo isolante.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as propriedades de cada camada:
-
Tijolo refratário:
- Espessura (
): 0,20 metros - Condutividade térmica (
): 1,2 kcal/(h·m·°C) - Temperatura interna (
): 1.675°C
- Espessura (
-
Tijolo isolante:
- Espessura (
): 0,13 metros - Condutividade térmica (
): 0,15 kcal/(h·m·°C) - Temperatura externa (
): 145°C
- Espessura (
Queremos encontrar a quantidade de calor (
) que está sendo transferida através dessas camadas.
Passo 3
Para calcular o calor transferido por condução através de camadas em série, usamos a fórmula:
Onde
é a resistência térmica total da parede, que é a soma das resistências de cada camada:
A resistência térmica (
) de cada camada é dada por:
Passo 4
Vamos calcular as resistências térmicas de cada camada:
- Resistência térmica do tijolo refratário (
):
- Resistência térmica do tijolo isolante (
):
Passo 5
Agora, somamos as resistências térmicas para encontrar
:
Passo 6
Com
conhecido, podemos calcular a quantidade de calor perdido por unidade de tempo (
) usando a diferença de temperatura:
Passo 7
Agora, vamos encontrar a temperatura (
) no ponto de contato entre as duas camadas. Para isso, usamos a resistência térmica do tijolo refratário:
Resposta
a) A quantidade de calor perdido por unidade de tempo é aproximadamente 1.480,6 kcal/h;
b) A temperatura entre o tijolo refratário e o tijolo isolante é de aproximadamente 1.427,2 °C.
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constante é válida para o escoamento:
(a) permanente, sem atrito e compressível ao longo de uma linha de corrente;
(b) uniforme, sem atrito ao longo de uma linha de corrente e é uma função de p ;
© permanente, uniforme, incompressível e sem atrito ao longo de uma linha de corrente;
(d) permanente, sem atrito e com variações desprezíveis de ao longo de uma linha de corrente;
(e) nenhuma das respostas anteriores.
(a) permanente, sem atrito e compressível ao longo de uma linha de corrente;
(b) uniforme, sem atrito ao longo de uma linha de corrente e
© permanente, uniforme, incompressível e sem atrito ao longo de uma linha de corrente;
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