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 0,7,0,043 e 0,72 W / m K, respectivamente. A temperatura da superfície externa da parede é de 30^circ C e a do interior é -15^circ C. Calcular:
(a) taxa de estado estacionário de ganho de calor por unidade de área Resposta: 16.27 w / m.

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 ( R = Lk ) 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:
  1. Tijolos comuns:
R1 = 0,25, m0,7, W/m·K approx 0,357, m²·K/W ²
  1. Cortiça:
R2 = 0,10, m0,043, W/m·K approx 2,326, m²·K/W ²
  1. Cimento:
R3 = 0,06, m0,72, W/m·K approx 0,083, m²·K/W ²

Passo 4

Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total ( Rtotal = R1 + R2 + R3 approx 0,357 + 2,326 + 0,083 = 2,766, m²·K/W ):
²

Passo 5

A diferença de temperatura ( De) entre as superfícies é:

Passo 6

Agora, usamos a fórmula da taxa de fluxo de calor ( Q = De) por unidade de área:
²²

Resposta

A taxa de ganho de calor por unidade de área no estado estacionário é aproximadamente ².

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