As superfícies interna e externa de uma parede de tijolos ( W/m.K) com dimensões de e 30 cm de espessura, são mantidas a e , respectivamente. Qual é a taxa de perda de calor através da parede, em W , para um processo em regime estacionário?
Resposta: 966 W

Passo 1

Vamos lá! Temos uma parede de tijolos com dimensões de 4 metros de largura por 7 metros de altura e 30 centímetros de espessura. As duas superfícies da parede estão mantidas a temperaturas diferentes: uma a 20°C e a outra a 5°C. Nosso objetivo é descobrir qual é a taxa de perda de calor através dessa parede quando estamos em um processo em regime estacionário. Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei de Fourier da Condução de Calor, que nos ajuda a calcular a transferência de calor por condução.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender a Lei de Fourier da Condução de Calor. Essa lei nos diz que a taxa de transferência de calor (Q/t) por condução através de um material planar é dada pela fórmula:
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor (em Watts, W).
  • é a condutividade térmica do material (em W/m·K).
  • é a área da superfície através da qual o calor está sendo transferido (em m²).
  • é a diferença de temperatura entre as superfícies (em Kelvin, K).
  • é a espessura do material (em metros, m).

Passo 3

Vamos calcular a área (A) da parede. A parede tem 4 metros de largura e 7 metros de altura. Então:
²

Passo 4

A espessura (d) da parede está dada em centímetros, mas precisamos converter para metros para manter as unidades consistentes. Sabemos que:
Então, .

Passo 5

Agora, vamos determinar a diferença de temperatura ( ) entre as duas superfícies da parede:
Como a diferença de temperatura em Celsius é a mesma em Kelvin, .

Passo 6

Vamos agora substituir todos os valores na fórmula da Lei de Fourier:
²
Primeiro, multiplicamos os valores no numerador:
Agora, dividimos pelo denominador:

Resposta

A taxa de perda de calor através da parede é de 966 W.

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