Calcule o fluxo de energia provocado por um gradiente de temperatura de
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:
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,
Resposta
O fluxo de energia é de aproximadamente 0,0443 W/m².