Uma das extremidades de uma barra de cobre, com 100 cm de comprimento e
de seção transversal, está situada num banho de vapor d’água sob pressão normal, e a outra extremidade, numa mistura de gelo fundente e água. Despreze as perdas de calor pela superfície lateral da barra. Sendo
o coeficiente de condutibilidade térmica do cobre, determine:
a) O fluxo de calor através da barra.
b) A temperatura numa seção da barra situada a 20 cm da extremidade fria.
a) O fluxo de calor através da barra.
b) A temperatura numa seção da barra situada a 20 cm da extremidade fria.
Passo 1
O enunciado dá uma barra de cobre de comprimento
, área de seção
, condutividade térmica
. Uma extremidade está a
(vapor d’água) e a outra a
(gelo fundente). Em regime estacionário e sem perdas laterais, usamos a lei de Fourier para condução unidimensional.
Passo 2
A lei de Fourier diz que, em módulo, o fluxo de calor é
Substituindo os valores:
Passo 3
Em regime estacionário, o gradiente de temperatura ao longo da barra é constante:
Logo, a temperatura numa seção a uma distância
da extremidade fria é
Para
:
Resposta
a)
b)
b)