A parede de um forno industrial é construída com tijolos refratários de espessura
e condutividade térmica
. Medições realizadas durante a operação em regime estacionário apresentaram temperaturas de 1400 e 1150 K nas superfícies interna e externa, respectivamente. Qual a taxa de perda de calor através de uma parede com 0,5 por
de lado?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre transferência de calor por condução. A gente vai calcular a taxa de perda de calor através de uma parede de tijolos refratários. Para resolver isso, vamos precisar das seguintes informações:
- Espessura da parede (d): 0,15 m
- Condutividade térmica (k): 1,7 W/(m⋅K)
- Temperaturas das superfícies interna e externa (T₁ e T₂): 1400 K e 1150 K
- Dimensões da parede (A): 0,5 m por 1,2 m
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a diferença de temperatura (ΔT) entre as duas superfícies da parede. Isso é importante porque quanto maior a diferença, maior a transferência de calor.
Passo 3
Agora, vamos calcular a área da parede (A). Como a parede tem dimensões de 0,5 m por 1,2 m, multiplicamos esses valores para encontrar a área total.
Passo 4
Vamos usar a Lei de Fourier para condução de calor para encontrar a taxa de perda de calor (
). A fórmula é:
Onde:
-
é a condutividade térmica, -
é a área, -
é a diferença de temperatura, -
é a espessura da parede.
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Vamos calcular passo a passo:
-
Multiplicamos
: -
Multiplicamos o resultado por
: -
Dividimos pelo espessura
:
Resposta
A taxa de perda de calor através da parede é de 1700 W.