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:
1. Multiplicamos :
2. Multiplicamos o resultado por :
3. Dividimos pelo espessura :
Resposta
A taxa de perda de calor através da parede é de **1700 W**.
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