Um fluxo de calor de 3 kW passa através de uma seção de material isolante com área de 12 m^2 e espessura de 4 cm . A temperatura da superfície interna (superfície quente) é de 400^circ C e a condutividade térmica do material é de 0,2 W / m K, qual a temperatura da superfície externa? ( R: 350^circ C )

Passo 1

Beleza, olha só o que a questão diz: a gente tem um fluxo de calor passando por um isolante que tem área e espessura . A superfície quente tá a e o material tem condutividade térmica .
Conteúdo: condução de calor, ou seja, vamos usar a lei de Fourier para identificar a diferença de temperatura através do material. Precisamos de: fluxo de calor, área, espessura e condutividade térmica.

Passo 2

Primeiro, a teoria: na condução de calor estacionária unidimensional a gente usa a lei de Fourier, que diz
q ;=; k,A,Tinterna - TexternaL
Aqui,
é a taxa de calor (em W),
é a condutividade térmica (W/m·K),
é a área (m²),
é a espessura (m),
é a diferença de temperatura entre as faces.

Passo 3

Vamos isolar a diferença de temperatura De. Da fórmula:
De
Substituindo os valores (lembra de converter 4 cm para 0,04 m e 3 kW para 3000 W):

Passo 4

Como Texterna = 400^circC - 50;K = 350^circC e a interna é , temos

Resposta

A temperatura da superfície externa é

Exercícios relacionados