Considere uma placa de espessura
. Uma superfície é mantida a
e a outra superfície, a
. Determine o fluxo de calor através da placa quando esta for feita de alumínio puro
Passo 1
O enunciado trata de condução de calor em regime permanente através de uma placa plana de espessura
,m, com uma face a
C e a outra a
C. O conteúdo necessário é a lei de Fourier unidimensional para condução de calor em estado estacionário.
Passo 2
A lei de Fourier unidimensional afirma que, em regime permanente e fluxo unidirecional, a taxa de transferência de calor é
onde
é a condutividade térmica do material,
é a área da placa e
o gradiente de temperatura.
Passo 3
Como as temperaturas nas faces são constantes e a placa tem espessura
, o perfil de temperatura é linear. Logo,
O sinal negativo indica que o calor flui da face quente para a fria.
Passo 4
Tomando o módulo do fluxo e assumindo área unitária
,m
(para obter o fluxo por metro quadrado), obtemos
Passo 5
Para alumínio puro, adota-se tipicamente
Substituindo,
Resposta
O fluxo de calor através da placa de alumínio é