Considere a parede de um forno feita de placa de metal a temperatura média de 800 °C, exposta ao ar a 40 °C. O coeficiente combinado de transferência de calor é 200   W / m 2 ⋅ K no interior do forno e 80   W / m 2 ⋅ K no exterior. Se a resistência térmica da parede do forno é desprezível, a taxa de perda de calor do forno por unidade de superfície é:

  1. 48,0   k W / m 2
  2. 213   k W / m 2
  3. 91,2   k W / m 2
  4. 151   k W / m 2
  5. 43,4   k W / m 2

Passo 1

Queremos calcular a taxa de perda de calor do forno. Percebam que temos a interferência de dois processos na transferência de calor: convecção no ambiente interno e convecção do ambiente externo.

Não consideraremos a condução da parede do forno pois a questão pediu para desconsiderarmos!

Portanto, em analogia de circuitos elétricos, o nosso sistema consiste em duas resistências em série. Desta forma, calculando a resistência térmica equivalente, temos:

R e q u i v a l e n t e = R c o n v 1 + R c o n v 2

R e q u i v a l e n t e = 1 h 1 + 1 h 2

R e q u i v a l e n t e = 1 200 + 1 80

R e q u i v a l e n t e = 0,0175   K ⋅ m 2 / W

Bom, agora que determinamos a resistência térmica equivalente, basta substituirmos na lei de Fourier que obteremos a taxa de transferência de calor desejada. Desta forma,

q ˙ = Δ T R e q u i v a l e n t e = 800 - 40 0,0175

q ˙ = 43,4   W / m 2

Portanto, a resposta obtida corresponde a letra e).

Resposta

Letra e).

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