A parede de um forno industrial é construída em tijolo refratário com
de espessura, cuja condutividade térmica é de
. 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
?
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
de largura e
de altura. A área
é dada por:
Passo 3
Agora, vamos identificar a diferença de temperatura
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
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:
Primeiro, multiplicamos os valores do numerador:
Então, dividimos pelo denominador:
Resposta
A taxa de calor perdida através da parede é de 680 W.
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