Uma caixa de isopor usada para manter bebidas geladas na praia possui área total (incluindo a tampa) igual a
, e a espessura de sua parede mede
. A caixa está cheia de bebida e gelo a
.
Qual é a taxa de fluxo de calor para o interior da caixa, se a temperatura ambiente for de
?
Qual é a taxa de fluxo de calor para o interior da caixa, se a temperatura ambiente for de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre uma caixa de isopor usada para manter bebidas geladas na praia. A caixa tem uma área total de
e as paredes têm uma espessura de
. Ela está cheia de bebida e gelo a
, e a temperatura ambiente é de
. Nosso objetivo é descobrir qual é a taxa de fluxo de calor que entra na caixa. Para isso, vamos precisar usar o conceito de condução de calor e aplicar a Lei de Fourier.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é condução de calor. Condução é a transferência de calor através de um material, de uma região de maior temperatura para uma de menor temperatura. A Lei de Fourier nos ajuda a calcular essa taxa de transferência de calor. A fórmula dela é:
Onde:
-
é a taxa de fluxo de calor (quanto de calor passa por segundo), -
é a condutividade térmica do material, -
é a área pela qual o calor está passando, -
é a diferença de temperatura, -
é a espessura do material.
Passo 3
Vamos agora identificar e atribuir os valores que temos:
- Área (
): - Espessura (
): . Precisamos converter para metros: - Diferença de temperatura (
): (a diferença de temperatura em Kelvin é a mesma em Celsius) - Condutividade térmica (
): Para o isopor, que é um bom isolante, geralmente usamos
Passo 4
Agora, vamos substituir esses valores na fórmula da Lei de Fourier:
Vamos fazer as contas passo a passo:
- Multiplica
por : - Multiplica o resultado por
: - Divide pelo
:
Resposta
A taxa de fluxo de calor para o interior da caixa é de 36 watts.