Uma superfície quente plana a 100 °C é exposta ao ar a 25 °C, com coeficiente combinado de transferência de calor de 20   W / m 2 ⋅ K . A perda de calor a partir da superfície deve ser reduzida pela metade com isolamento suficiente, com condutividade térmica de 0,10   W / m ⋅ K . Considerando que o coeficiente de transferência de calor se mantém constante, a espessura exigida de isolamento é

  1. 0,1 cm
  2. 0,5 cm
  3. 1,0 cm
  4. 2,0 cm
  5. 5 cm

Passo 1

Queremos reduzir pela metade a taxa de transferência de calor ao adicionarmos uma camada de isolamento. Em termos de resistências térmica, inicialmente, tínhamos apenas uma resistência relacionada ao efeito combinado da radiação + convecção.

Após a adição do isolamento, temos o efeito de mais uma resistência, devido ao efeito da condução. Portanto, equacionando estas relações na lei de Fourier, temos:

Q ˙ c o m   i s o l a m e n t o = Q ˙ s e m   i s o l a m e n t o 2

Δ T R c o m b + R i s o l = 1 2 ⋅ Δ T R c o m b

R i s o l = R c o m b

L k A = 1 h A

L = k h = 0,10 20 = 0,005   m = 0,5   c m

E assim, finalizamos a nossa questão! A resposta obtida corresponde a letra b).

Resposta

Letra b).

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