A parede de um forno industrial é construida com tijolo de argila (
) e tern espessura de
. 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
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:
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 (
) da parede:
Passo 5
Agora, vamos calcular a diferença de temperatura (
):
Passo 6
Com todos os valores prontos, vamos substituir na fórmula da Lei de Fourier:
Passo 7
Vamos fazer as contas passo a passo:
Resposta
O fluxo de calor que passa pela parede do forno é de 1593,75 W.