24.25 O fluxo de calor
é a quantidade de calor fluindo por uma unidade de área de um material por unidade de tempo. Ele pode ser calculado com a lei de Fourier,
em que
tem unidades de
ou
e
é um coeficiente de condutividade térmica que parametriza as propriedades de condução de calor do material e tem unidades de
.
é a temperatura
e
é a distância
ao longo da trajetória do fluxo de calor. A lei de Fourier é usada rotineiramente pelos engenheiros arquitetônicos para determinar o fluxo de calor através de paredes. As seguintes temperaturas foram medidas a partir da superfície (
) de uma parede de pedra:
0
0,08
0,16
20
17
15
Se o fluxo em
for
, calcule
.
|
0 | 0,08 | 0,16 |
|
20 | 17 | 15 |
Passo 1
O enunciado pede para determinar o coeficiente de condutividade térmica
de uma parede de pedra em regime estacionário, usando a lei de Fourier
onde
é o fluxo de calor em
e os dados fornecidos são medições de temperatura
em várias posições
.
Passo 2
Como a condução está em regime estacionário e não há geração interna, a distribuição de temperatura é aproximadamente linear. Logo, podemos calcular o gradiente térmico constante por
Passo 3
Substituindo os valores medidos:
e
, temos
Passo 4
Aplicando a lei de Fourier em
, onde
, isolamos
:
As unidades de
são
.