Determinar o fluxo de calor, em regime permanente através de uma chapa de ferro puro de 1 ¼” de espessura, cuja face interna está a uma temperatura constante de 127ºC e cuja face externa está a uma temperatura constante de 27ºC. 1” = 25,4. 10-3 m
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa determinar o fluxo de calor em regime permanente através de uma chapa de ferro puro. A chapa tem 1 ¼ polegada de espessura, com uma face interna a 127°C e a face externa a 27°C. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Fourier da condução de calor, que nos ajuda a calcular como o calor se propaga através de materiais.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a espessura da chapa de polegadas para metros para ficar tudo no mesmo esquema de unidades. Sabemos que 1 polegada é igual a
metros. A chapa tem 1 ¼ polegadas, ou seja, 1,25 polegadas.
Passo 3
Agora, vamos aplicar a Lei de Fourier para condução de calor em regime permanente, que é dada por:
Onde:
-
é o fluxo de calor (em Watts por metro quadrado, W/m²). -
é a condutividade térmica do material (em W/(m·K)). -
é a diferença de temperatura entre as duas faces (em Kelvin ou °C). -
é a espessura do material (em metros).
Passo 4
Vamos identificar e inserir os valores que temos:
- Diferença de temperatura (
): - Espessura (
): 0,03175 m - Condutividade térmica do ferro puro (
): Aproximadamente 80 W/(m·K) (esse valor pode variar um pouco dependendo da pureza e das condições do ferro, mas usaremos 80 W/(m·K) para esse cálculo).
Passo 5
Agora, vamos substituir esses valores na equação da Lei de Fourier:
Resposta
O fluxo de calor através da chapa de ferro puro em regime permanente é aproximadamente 252 W/m².