Considere uma parede plana de altura 2 m de largura 5 m . A parede é composta por duas camadas de espessura 30 cm e 10 cm respectivamente, cujos materiais apresentam condutividade térmica
e
, respectivamente. Em um determinado dia, a temperaturas do ambiente interno é de
, enquanto a temperatura do ambiente externo é de
, a um coeficiente de transferência de calor por convecção
. Por meio do conceito de resistência térmica, determine a taxa de perda de calor através da parede nesse dia e a temperatura externa desta parede.
Passo 1
O enunciado trata da transferência de calor através de uma parede plana composta por duas camadas em série, sujeita a convecção nos dois lados. Os dados são:
– Altura da parede:
– Largura da parede:
– Espessura da camada 1: , condutividade
– Espessura da camada 2: , condutividade
– Temperatura interna do ar:
– Temperatura externa do ar:
– Coeficiente de convecção (interno e externo):
– Altura da parede:
– Largura da parede:
– Espessura da camada 1:
– Espessura da camada 2:
– Temperatura interna do ar:
– Temperatura externa do ar:
– Coeficiente de convecção (interno e externo):
Conteúdo: uso de resistências térmicas em série (convecção–condução–condução–convecção).
Passo 2
Calcular a área da parede e as resistências individuais:
A área é
Resistência de convecção interna:
Resistência de condução na camada 1:
Resistência de condução na camada 2:
Resistência de convecção externa (mesmo
):
Passo 3
Somar todas as resistências para obter a resistência térmica total e calcular a taxa de calor:
A taxa de perda de calor é
Passo 4
Determinar a temperatura na face externa da parede,
, usando a resistência de convecção externa:
Resposta
Taxa de perda de calor:
Temperatura externa da parede:
Temperatura externa da parede: