Um refrigerador de uso doméstico tem uma superfície de aproximadamente 4 m^2. O isolamento térmico costuma ser feito com uma camada de 3 cm de espuma de poliestireno, cuja condutividade térmica é de 0,01 Wm^-1 K^-1. Considere que o interior da geladeira esteja a 10 ^circ C e que o ambiente externo esteja a 28^circ C. Quanto calor flui através das paredes do refrigerador num intervalo de tempo de uma hora?

Passo 1

Então, temos aqui um exercício sobre condução térmica, que é um tema da termologia dentro da física. A gente sabe que o refrigerador tem uma área de 4 m^2 e está isolado com uma camada de 3 cm de espuma de poliestireno. A condutividade térmica dessa espuma é 0,01 Wm^-1 K^-1. A temperatura dentro da geladeira é 10^circ C e a temperatura externa é 28^circ C. Queremos descobrir quanto calor passa pelas paredes da geladeira em uma hora.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar da fórmula da condução de calor:
Q = k cdot A cdot De
Onde:
  • é o calor transferido,
  • é a condutividade térmica,
  • é a área,
  • é a diferença de temperatura,
  • é o tempo,
  • é a espessura do material.

Passo 3

Vamos identificar cada valor na nossa fórmula:
  • Condutividade térmica ( 0,01 Wm^-1 K^-1): 4 m^2
  • Área ( 3 cm = 0,03 m): 1 hora = 3600 segundos
  • Diferença de temperatura ( ): (a diferença em Kelvin é a mesma em Celsius)
  • Espessura ( ):
  • Tempo ( ):

Passo 4

Agora, vamos substituir esses valores na fórmula:
Q = 0,01 cdot 4 cdot 18 cdot 36000,03

Passo 5

Vamos fazer as contas passo a passo:
  1. Multiplicando os valores no numerador:
    0,01 cdot 4 = 0,04
    0,04 cdot 18 = 0,72
    0,72 cdot 3600 = 2592
  2. Dividindo pelo denominador:
    25920,03 = 86400

Resposta

Portanto, o calor que flui através das paredes do refrigerador em uma hora é de 86.400 Joules (J).

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