A parede de um forno industrial é construída em tijolo refratário com 0,15 m de espessura, cuja condutividade térmica é de 1,7 W /(m K). Medidas efetuadas ao longo da operação em regime estacionário revelam temperaturas de 1400 e 1500 K nas paredes interna e externa, respectivamente. Qual é a taxa de calor perdida através de uma parede que mede 0,5 m por 1,2 m ?

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o exercício está nos pedindo. Temos uma parede de um forno industrial feita de tijolo refratário com uma espessura de e condutividade térmica de . As temperaturas medidas são na parede interna e na parede externa. Queremos descobrir qual é a taxa de calor perdida através dessa parede que mede por .
Para resolver isso, vamos usar a Lei de Fourier para condução de calor, que nos ajuda a calcular a quantidade de calor que passa através de um material. Precisaremos dos valores da condutividade térmica, da área da parede, da diferença de temperatura e da espessura da parede.

Passo 2

Vamos começar calculando a área da parede. A parede tem dimensões de A = largura times a de largura e de altura. A área é dada por:

Passo 3

Agora, vamos identificar a diferença de temperatura De entre as duas faces da parede. A temperatura interna é e a externa é :

Passo 4

Com a Lei de Fourier, a taxa de transferência de calor Q = k times A times De é dada por:
Onde:
  • é a condutividade térmica ( )
  • é a área ( )
  • é a diferença de temperatura ( )
  • é a espessura da parede ( )

Passo 5

Vamos substituir os valores na fórmula:
Q = 1,7 , W/(m cdot K) times 0,6 , m^2 times 100 , K0,15 , m
Primeiro, multiplicamos os valores do numerador:
1,7 times 0,6 = 1,02
1,02 times 100 = 102
Então, dividimos pelo denominador:
Q = 1020,15 = 680 , W

Resposta

A taxa de calor perdida através da parede é de 680 W.

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