Calcule o fluxo de energia provocado por um gradiente de temperatura de 2,5 K m^-1 numa amostra de argônio cuja temperatura média é de 273 K.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Aqui, a gente precisa calcular o fluxo de energia causado por um gradiente de temperatura em uma amostra de argônio. O conteúdo envolve transferência de calor, especificamente usando a condutividade térmica. Para isso, vamos precisar da fórmula que relaciona o fluxo de calor com o gradiente de temperatura e o coeficiente de condutividade térmica do argônio.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é fluxo de energia. O fluxo de energia térmica, ou fluxo de calor, representa a quantidade de calor que passa por uma área por unidade de tempo. A fórmula para calcular isso é:
q = -k cdot dTdx
Aqui:
  • $ q $ é o fluxo de energia (W/m²),
  • $ k $ é a condutividade térmica do material (W/m·K),
  • $ \frac{dT}{dx} $ é o gradiente de temperatura (K/m).
O sinal negativo indica que o calor flui na direção de diminuição da temperatura, mas como estamos interessados no valor absoluto, podemos ignorar o sinal.

Passo 3

Agora, precisamos do valor da condutividade térmica do argônio na temperatura média de 273 K. A condutividade térmica ($ k $) do argônio a 273 K é aproximadamente 0,01772 W/m·K.

Passo 4

Vamos substituir os valores na fórmula:
  • $ k = 0,01772 , W/m·K $
  • $ \frac{dT}{dx} = 2,5 , K/m $
Então,
k = 0,01772 , W/m·K ²

Resposta

O fluxo de energia é de aproximadamente 0,0443 W/m².

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