Uma parede tem temperaturas superficiais interna e externa iguais a 16 e 6^circ C, respectivamente. As temperaturas do ar interno e externo são 20 e 5^circ C, respectivamente. Os coeficientes de transferência de calor por convecção nas superfícies interna e externa são 5 e 20 W /(m^2 K), respectivamente. Calcule os fluxos térmicos do ar interior para a parede e da parede para o ar exterior. A parede está sob condições de regime estacionário? (R: 20 W / m^2 ; 20 W / m^2 ).

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma parede com temperaturas nas superfícies interna e externa de 16°C e 6°C, respectivamente. As temperaturas do ar interno e externo são 20°C e 5°C. Além disso, os coeficientes de transferência de calor por convecção nas superfícies interna e externa são 5 e 20 W/(m²·K). Nosso objetivo é calcular os fluxos térmicos do ar interno para a parede e da parede para o ar externo, e verificar se a parede está em regime estacionário. Para isso, vamos precisar aplicar conceitos de transferência de calor por convecção.

Passo 2

Vamos calcular o fluxo de calor do ar interno para a parede usando a fórmula da convecção:
q = h cdot (Tar - Tparede)
Onde:
  • qinterno = 5 , Wm^2 cdot K cdot (20°C - 16°C) = 5 cdot 4 = 20 , Wm^2 é o fluxo de calor (W/m²),
  • é o coeficiente de convecção (W/(m²·K)),
  • é a temperatura do ar (°C),
  • é a temperatura da superfície da parede (°C).
Substituindo os valores:

Passo 3

Agora, vamos calcular o fluxo de calor da parede para o ar externo usando a mesma fórmula da convecção:
q = h cdot (Tparede - Tar)
Substituindo os valores:
qexterno = 20 , Wm^2 cdot K cdot (6°C - 5°C) = 20 cdot 1 = 20 , Wm^2

Resposta

Os fluxos térmicos são 20 W/m² do ar interno para a parede e 20 W/m² da parede para o ar externo. A parede está sob condições de regime estacionário.

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