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);
a) A quantidade de calor perdido por unidade de tempo (h);
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma parede de forno com duas camadas de tijolos diferentes e precisa descobrir quanta quantidade de calor está sendo perdida por unidade de tempo. Para isso, vamos usar conceitos de condutividade térmica e resistência térmica. Vamos precisar das espessuras das camadas, das condutividades térmicas de cada tijolo e das temperaturas nas superfícies interna e externa da parede.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é condutividade térmica (
). Ela indica quão bem um material conduz calor. Materiais com
alto conduzem calor facilmente, enquanto com
baixo isolam melhor. A resistência térmica (
) de uma camada é calculada pela fórmula:
onde
é a espessura da camada e
é a condutividade térmica do material.
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica da primeira camada, que é o tijolo refratário. Sabemos que:
Aplicando a fórmula:
Passo 4
Agora, vamos calcular a resistência térmica da segunda camada, que é o tijolo isolante. Temos:
Aplicando a fórmula:
Passo 5
A resistência térmica total (
) da parede é a soma das resistências das duas camadas:
Agora, para encontrar a quantidade de calor perdido por unidade de tempo (
), usamos a fórmula:
onde
é a diferença de temperatura entre as duas superfícies.
Resposta
Calculando a diferença de temperatura:
Agora, substituindo na fórmula do calor perdido:
Portanto, a quantidade de calor perdido por unidade de tempo é aproximadamente 1480,5 kcal/h.
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Um balão esférico contém
de ar a 120 kPa e
. Se a temperatura do ar aumentar para
e a pressão permanecer a mesma, determine os volumes inicial e final da esfera.
Um vasilhame contém 10 kg de água com título de 0,85 à pressão de a) 140 kPa, b) 200 kPa e c) 2 MPa . Determine o volume de líquido e o volume de vapor para cada caso e determine a temperatura da mistura.
Um tanque esférico de aço (
, com um raio interno de 0,5 metros e uma espessura de 5 mm é revestido com
polegadas de lã de rocha (
). A temperatura na superfície interna do
tanque é de , enquanto a temperatura na superfície externa do isolante é de
. Após alguns anos de uso, a lã de rocha foi substituída por outro material isolante com a mesma espessura, e observou-se um aumento de
na perda de calor para o ambiente (todas as outras condições permaneceram as mesmas). Dados: 1 polegada
. Determine:
c) Qual seria a espessura (em polegadas) do novo isolante para que se tenha o mesmo fluxo de calor que era trocado com a lã de rocha.
tanque é de
c) Qual seria a espessura (em polegadas) do novo isolante para que se tenha o mesmo fluxo de calor que era trocado com a lã de rocha.
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:
b) A temperatura entre o refratário e o tijolo isolante.
a) ; b)
b) A temperatura entre o refratário e o tijolo isolante.
a)