( ) 35. Apresente uma expressão que forneça o fluxo de energia térmica radiante que é liberado devido à diferença entre a emissão de radiação por um corpo real quente e aquela que é ganha devido à absorção de radiação proveniente das vizinhanças.
( ) 36. Os gases quentes da combustão de uma câmara de gases são separados do ar ambiente e de sua vizinhança, que estão a
, por uma parede de tijolos de espessura
. O tijolo tem condutividade térmica de
e emissividade de 0,8 . Em condições de regime estacionário, a temperatura da superfície externa vale
. A transferência de calor por convecção livre para o ar adjacente à superfície é caracterizada pelo coeficiente de convecção de
). Qual a temperatura da superfície interna do tijolo
(parede em contato com gases da combustão)? Admita que a transferência de calor seja unidimensional através da parede.
( ) 36. Os gases quentes da combustão de uma câmara de gases são separados do ar ambiente e de sua vizinhança, que estão a
Passo 1
O exercício tem duas partes. Na primeira (questão 35) pede uma expressão para o fluxo de energia térmica radiante de um corpo real quente, levando em conta que ele emite radiação mas também absorve radiação vinda do ambiente. Na segunda (questão 36) temos uma parede de tijolos, espessura
, condutividade térmica
e emissividade
. A superfície externa está a
e troca calor com o ar a
por convecção natural com coeficiente
. Em regime estacionário calculamos a temperatura interna
.
Passo 2
Para a questão 35 usamos a lei de Stefan–Boltzmann para um corpo real (emissividade
) trocando radiação com o ambiente à temperatura
. A taxa líquida de radiação por unidade de área é
onde
é a constante de Stefan–Boltzmann e
é a temperatura da superfície do corpo.
Passo 3
Na questão 36 escrevemos o balanço de calor unidimensional e estacionário. O fluxo conduzido pelo tijolo (
) vai sair na face externa via convecção mais radiação. Assim,
Passo 4
Linearizamos a parte radiativa definindo um coeficiente equivalente
Convertendo temperaturas para Kelvin:
,
, e usando
, obtemos
Passo 5
O coeficiente total na face externa é
O fluxo de calor é
Passo 6
Voltando à condução no tijolo:
Em graus Celsius isso é
Resposta
(35)
.
(36) .
(36)