Deseja-se que o fluxo de calor através de um bloco de amianto (
) seja de
, para uma diferença de temperatura de
entre as faces do bloco. Qual deve ser a espessura do bloco? (R:
cm)
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem um bloco de amianto com condutividade térmica
. A diferença de temperatura entre as faces é
e a gente quer um fluxo de calor (densidade de fluxo) de
.
Conteúdo: condução de calor (Lei de Fourier).
O que precisamos: a fórmula da condução estacionária unidimensional, que relaciona ,
,
e a espessura
.
Conteúdo: condução de calor (Lei de Fourier).
O que precisamos: a fórmula da condução estacionária unidimensional, que relaciona
Passo 2
Lei de Fourier (modo simplificado para placa plana):
Como só nos interessa o módulo do fluxo, a gente geralmente escreve:
Onde
-
é o fluxo de calor por unidade de área ( ); -
é a condutividade térmica ( ); -
é a diferença de temperatura entre as faces ( ou , pois a variação é a mesma); -
é a espessura do material que queremos achar.
Passo 3
Agora é só isolar
na fórmula:
Passo 4
Substituindo os valores:
Resposta
A espessura do bloco deve ser
, ou seja, 2,96 cm.