A parede de um frigorífico consiste em três camadas: uma camada externa de tijolos comuns, com 25 cm de espessura, uma camada intermédia de cortiça com 10 cm de espessura e uma camada interior de cimento, 6 cm de espessura. As condutividades térmicas do materiais são
e
, respectivamente. A temperatura da superfície externa da parede é de
e a do interior é
. Calcular:
(a) taxa de estado estacionário de ganho de calor por unidade de área Resposta: 16.27
.
(a) taxa de estado estacionário de ganho de calor por unidade de área Resposta: 16.27
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a parede de um frigoboy com três camadas: tijolo, cortiça e cimento. A gente precisa calcular a taxa de ganho de calor por unidade de área no estado estacionário. Para isso, vamos usar os conceitos de condução de calor e resistência térmica. Vamos precisar das espessuras das camadas, das condutividades térmicas e das temperaturas das superfícies.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que, em estado estacionário, o calor que entra pela camada externa deve ser igual ao que sai pela interna. Para cada camada, a resistência térmica (
) é dada por:
Onde:
-
é a espessura da camada -
é a condutividade térmica do material
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica de cada camada:
- Tijolos comuns:
- Cortiça:
- Cimento:
Passo 4
Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total (
):
Passo 5
A diferença de temperatura (
) entre as superfícies é:
Passo 6
Agora, usamos a fórmula da taxa de fluxo de calor (
) por unidade de área:
Resposta
A taxa de ganho de calor por unidade de área no estado estacionário é aproximadamente
.