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);

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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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)