c)
taxa de transferência de calor que atravessa uma parede plana de 20 cm de espessura, condutividade
, em que uma de suas faces encontra-se a
, enquanto sua face oposta encontra-se a
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre transferência de calor por condução! A gente tem uma parede plana com 20 cm de espessura e uma condutividade térmica de
. Uma das faces está a
e a outra a
. Nosso objetivo aqui é calcular a taxa de transferência de calor que passa por essa parede. Para isso, vamos usar a Lei de Fourier, que descreve como o calor se propaga através de materiais.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a Lei de Fourier da condução de calor. Ela 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 passando (em metros quadrados, m²), -
é a diferença de temperatura entre as duas faces (em Kelvin, K ou Celsius, já que a diferença é a mesma), -
é a espessura da parede (em metros, m).
Passo 3
Agora, vamos identificar e converter todas as unidades para o Sistema Internacional (SI):
- Espessura da parede: 20 cm = 0,20 m
- Condutividade térmica:
(já está em SI) - Diferença de temperatura:
(igual a 33 K) - Área da parede: O enunciado não forneceu, então vamos supor que seja uma área
que será dada ou considerada como conhecida. Se não for fornecida, não podemos calcular um valor numérico exato.
Passo 4
Assumindo que a área
da parede seja conhecida, podemos substituir os valores na fórmula da Lei de Fourier:
Passo 5
Vamos simplificar a equação:
Passo 6
Então, a taxa de transferência de calor que atravessa a parede é
watts, onde
é a área da parede em metros quadrados.
Resposta
A taxa de transferência de calor é
, onde
é a área da parede.
Exercícios relacionados
a)
Que riscos podem acontecer no vertedor de uma grande barragem se não houver aeração ?
Obs.: Assuma que a temperatura da vizinhança seja a mesma do ar.
d)
A taxa de transferência de calor que atravessa uma casca esférica de condutividade térmica
, com raio interno
e raio externo
quando sua superfície interna encontra a
e sua superfície externa encontra-se a
.