Duas placas estão separadas uma da outra por uma distância de 1 cm . As placas são planas e paralelas, com temperaturas de 300 K e 200 K e são consideradas corpos negros. Determine a taxa de TC por unidade de área entre as placas (ou seja, por
), em quatro situações particulares: (c) o espaço entre elas está preenchido com uma espuma rígida (polímero). Em todos os casos desconsidere convecção natural entre as placas. Dados:
;
;
.
Passo 1
O enunciado pede a taxa de troca de calor por unidade de área entre duas placas planas e paralelas a
de distância, com temperaturas de
(placa quente) e
(placa fria). As placas são corpos negros, não há convecção natural e o espaço entre elas está totalmente preenchido por uma espuma rígida com condutividade térmica
. Aqui vamos somar duas contribuições de transferência de calor em regime estacionário:
- Condução através da espuma (mecanismo condutivo).
- Radiação entre as faces das placas (ambas de emissividade
).
Passo 2
Cálculo da taxa de transferência de calor por radiação entre as placas negras separadas por meio transparente (espuma considerada não participante em radiação). A fórmula geral é
Como
, o denominador vale
. Logo,
Usando
e
temos
Passo 3
Cálculo da taxa de transferência de calor por condução na espuma. A resistência térmica por unidade de área é
, com
. Logo,
Passo 4
Como condução e radiação ocorrem simultaneamente e em paralelo, a taxa total por unidade de área é a soma das duas contribuições: