Uma residência possui uma parede de tijolos de 12 cm de espessura que separa dois ambientes. O ambiente interno é mantido a
, enquanto o ambiente externo está a
. A área da parede é de
. A condutividade térmica dos tijolos é de
. Determine a quantidade de calor que atravessa a parede em 5 minutos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma parede de tijolos com 12 cm de espessura que separa dois ambientes com temperaturas diferentes: 18°C por dentro e 30°C por fora. A área da parede é de 2,5 m² e a condutividade térmica dos tijolos é de 0,60 W/(m·K). Queremos descobrir quanta energia térmica (calor) passa por essa parede em 5 minutos. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Fourier da Condução de Calor, que nos ajuda a calcular o calor transferido através de materiais.
Passo 2
Primeiro, vamos garantir que todas as unidades estejam consistentes. A espessura da parede está em centímetros, então vamos converter para metros:
Além disso, os 5 minutos precisam ser convertidos para segundos, já que a fórmula usa o tempo em segundos:
Passo 3
Agora, vamos usar a Fórmula da Condução de Calor:
Onde:
-
é a quantidade de calor -
é a condutividade térmica -
é a área da parede -
é a diferença de temperatura -
é o tempo -
é a espessura da parede
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula:
Agora, substituindo:
Calculando passo a passo:
- Multiplicamos os valores no numerador:
- Dividimos pelo denominador:
Resposta
A quantidade de calor que atravessa a parede em 5 minutos é de 45.000 J.
Exercícios relacionados
Uma sala de estúdio é mantida à temperatura de
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, por uma janela retangular de vidro, de 8,0 mm de espessura, 1,0 m de altura por 1,5 m de largura. Sabendo que a condutividade térmica do vidro é
, o total de calorias transmitidas pela janela, após 4,2 minutos é de, aproximadamente:
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) é
e o volume crítico
é
. A concentração de benzeno na água que envolve uma partícula é
, que está abaixo de seu limite de solubilidade.
a. Qual é a concentração molar de benzeno nos lençóis freáticos?
b. Quais são as frações molar e mássica de benzeno nos lençóis freáticos?
c. Estime o coeficiente de difusão do benzeno nos lençóis freáticos?
d. Justifique por que a difusão limitada do soluto benzeno através do poro cheio com solvente pode ser ignorada.
e. Estime o coeficiente de difusão efetivo de benzeno no interior da partícula mineral porosa cheia de água.
a. Qual é a concentração molar de benzeno nos lençóis freáticos?
b. Quais são as frações molar e mássica de benzeno nos lençóis freáticos?
c. Estime o coeficiente de difusão do benzeno nos lençóis freáticos?
d. Justifique por que a difusão limitada do soluto benzeno através do poro cheio com solvente pode ser ignorada.
e. Estime o coeficiente de difusão efetivo de benzeno no interior da partícula mineral porosa cheia de água.
Uma placa de níquel é exposta a uma atmosfera rica em enxofre de um de seus lados e a uma atmosfera pobre em enxofre no lado oposto a
. Considerando que o sistema atinge um estado estacionário, calcule o fluxo de enxofre através da placa. As concentrações de enxofre a 4 mm e a 8 mm abaixo da superfície rica em enxofre são de
e
, respectivamente. O coeficiente de difusão do enxofre no níquel é de
Uma parede plana, com 15 cm de espessura, tem uma condutividade térmica fornecida pela relação
, onde T é expressa em kelvin. Se uma superfície da parede for mantida a
e a outra a
, determine a taxa de transferência de calor por metro quadrado.