(a) Calcule o fluxo de calor (
) através de uma chapa de latão com espessura (
x) de
se as temperaturas nas duas faces forem de
e
; assuma um fluxo de calor em regime estacionário. Dados: A condutividade térmica do latão é de
.
ou
]
(b) Qual é a perda de calor por hora se a área da chapa for de
(b) Qual é a perda de calor por hora se a área da chapa for de
Passo 1
Beleza, olha só o que a questão tá pedindo:
(a) Calcular a taxa de calor (fluxo de calor) que atravessa uma chapa de latão de espessura Δx = 7,5 mm quando uma face tá a 150 °C e a outra a 50 °C, em regime estacionário.
(b) Ver quanto de calor “some” por hora se a área da chapa for A = 0,5 m².
(a) Calcular a taxa de calor (fluxo de calor) que atravessa uma chapa de latão de espessura Δx = 7,5 mm quando uma face tá a 150 °C e a outra a 50 °C, em regime estacionário.
(b) Ver quanto de calor “some” por hora se a área da chapa for A = 0,5 m².
Conteúdo: condução de calor – Lei de Fourier.
O que precisamos:
O que precisamos:
- Condutividade térmica do latão, k = 120 W/(m·K).
- Diferença de temperatura ΔT = T₁ – T₂ = 150 °C – 50 °C = 100 K.
- Espessura Δx = 7,5 mm = 0,0075 m.
- Área A = 0,5 m² (vai entrar no cálculo do calor total).
Passo 2
Teoria na prática – Lei de Fourier pra condução unidimensional em regime estacionário diz:
Como a temperatura varia linearmente e a gente conhece ΔT e Δx, a forma discreta fica:
Aqui:
-
é a potência térmica (fluxo de calor) em Watts (W), -
é a condutividade térmica, -
é a área da seção transversal por onde o calor flui, -
é a diferença de temperatura entre as faces, -
é a espessura da chapa.
Passo 3
Substituindo números em
temos
Vamos calcular aos poucos:
-
-
- Então
Logo, o fluxo de calor é
Passo 4
Agora a perda de calor por hora: a cada segundo sai
. Em uma hora (3600 s), sai:
Resposta
(a)
(b)
(b)