(a) Calcule o fluxo de calor através de uma chapa de aço com 10 mm de espessura se as temperaturas nas duas faces forem de
e
; considere um transporte de calor em
regime estacionário. (b) Qual é a perda de calor por hora se a área da chapa for de
? (c) Qual será a perda de calor por hora se um vidro de soda-cal for empregado no lugar do aço? (d) Calcule a perda de calor por hora se o aço for empregado e se a espessura for aumentada para 20 mm .
regime estacionário. (b) Qual é a perda de calor por hora se a área da chapa for de
Passo 1
O enunciado trata de condução de calor em regime estacionário através de uma placa plana homogênea. O conteúdo usado será a Lei de Fourier, que diz que, em uma dimensão,
onde
é o fluxo de calor por unidade de área (
),
é a condutividade térmica do material (),
é a diferença de temperatura através da placa e
é sua espessura. Vamos precisar de valores típicos de
para aço e para vidro de soda-cal.
Passo 2
Vamos adotar como valor típico para o aço . A espessura é
e as temperaturas nas faces são
e
, logo
.
O fluxo por unidade de área é
O fluxo por unidade de área é
Passo 3
Para a área
, a taxa de perda de potência é
Em uma hora (
), a energia perdida é
Passo 4
Agora substituindo o aço por vidro de soda-cal, para o qual adotamos (valor típico). Mantendo
e
, temos
Para
,
e em uma hora
Passo 5
Por fim, se voltamos ao aço (
) mas dobramos a espessura para
, então
Com
,
e em uma hora
Resposta
(a)
.
(b) por hora.
(c) por hora.
(d) por hora.
(b)
(c)
(d)