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
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:
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:
Primeiro, multiplicamos os valores no numerador:
Agora, dividimos pelo denominador:
Resposta
A taxa de perda de calor através da parede é de 966 W.