A parede de um forno industrial é construida com tijolo de argila ( k=1,7 W / m K ) e tern espessura de 0,25 m. Após medições realizadas durante a operação em estado estacionário, observou-se temperaturas de 1300 e 1050 K nas superficies interna e externa, respectivamente. Qual a fluxo de calor através da parede do forno, com dimensões de 0,75 m times 1,25 m ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma parede de forno industrial feita de tijolo de argila com uma certa espessura. Queremos descobrir qual é o fluxo de calor que passa por essa parede durante a operação. Para isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a fórmula que vamos usar. Quando o calor passa por um material de maneira constante (estado estacionário), a quantidade de calor transferida por condução pode ser calculada usando a Lei de Fourier. A fórmula é:
Q = k cdot A cdot De
Onde:
  • é o fluxo de calor (em watts, W),
  • é a condutividade térmica do material (em W/m·K),
  • é a área da parede (em m²),
  • é a diferença de temperatura entre as duas superfícies (em K),
  • é a espessura da parede (em metros).

Passo 3

Vamos identificar cada valor que temos no enunciado:
  • Condutividade térmica ( ): 1,7 W/m·K
  • Espessura da parede ( ): 0,25 m
  • Temperatura interna ( ): 1300 K
  • Temperatura externa ( ): 1050 K
  • Dimensões da parede: 0,75 m × 1,25 m

Passo 4

Primeiro, vamos calcular a área ( A = comprimento times a) da parede:
²

Passo 5

Agora, vamos calcular a diferença de temperatura ( De):

Passo 6

Com todos os valores prontos, vamos substituir na fórmula da Lei de Fourier:
Q = 1,7 , W/m·K times 0,9375 , m² times 250 , K0,25 , m ²

Passo 7

Vamos fazer as contas passo a passo:
1,7 times 0,9375 = 1,59375
1,59375 times 250 = 398,4375
398,43750,25 = 1593,75 , W

Resposta

O fluxo de calor que passa pela parede do forno é de 1593,75 W.

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