Um fluxo de calor de 3 kW passa através de uma seção de material isolante com área de
e espessura de 4 cm . A temperatura da superfície interna (superfície quente) é de
e a condutividade térmica do material é de
, qual a temperatura da superfície externa? (
)
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.
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
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
. Da fórmula:
Substituindo os valores (lembra de converter 4 cm para 0,04 m e 3 kW para 3000 W):
Passo 4
Como
e a interna é
, temos
Resposta
A temperatura da superfície externa é