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 .

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:
  1. Tijolos comuns:
²
  1. Cortiça:
²
  1. Cimento:
²

Passo 4

Agora, somamos todas as resistências térmicas para obter a resistência total ( ):
²

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:
²²

Resposta

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

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