1.20 A superfície interna de uma camada isolante está a
e a superfície externa está dissipando calor por convecção para o ar a
. A camada isolante tem 4 cm de espessura e uma condutividade térmica de
é o valor mínimo do coeficiente de transferência de calor na superfície externa para que a temperatura dessa superfície não exceda
?
Passo 1
O enunciado descreve uma parede plana de espessura
com a superfície interna a
e a superfície externa exposta ao ar a
. A condutividade térmica do isolante é
. Queremos determinar o coeficiente convectivo mínimo
para que a temperatura externa
não ultrapasse
. O conteúdo aqui é condução unidimensional estacionária combinada com convecção na superfície externa.
Passo 2
Pela lei de Fourier para condução em regime permanente e unidimensional, o fluxo de calor por unidade de área é
Passo 3
Pela lei de Newton do resfriamento (convecção), o mesmo fluxo estacionário satisfaz
Passo 4
Em regime permanente, os fluxos são iguais e fixamos
. Assim,
Isolando
,
Passo 5
Substituindo os valores:
Logo,
Resposta
O valor mínimo do coeficiente de transferência de calor é