Um dos lados de uma parede plana de 5 cm de espessura está exposto a uma temperatura ambiente de
enquanto a outra face da parede se encontra a
. A parede perde calor para o ambiente por convecção. Se a condutividade térmica da parede é de
, calcule o valor do coeficiente de transferência de calor por convecção que deve ser mantido na face da parede exposta ao ambiente, de modo a garantir que a temperatura nessa face não exceda
.
Passo 1
O enunciado descreve uma parede de espessura
e condutividade térmica
. Um lado está a
e o outro lado convectando com o ambiente a
. Desejamos que a temperatura da face exposta não exceda
. O conteúdo é resistência térmica em série (condução na parede
convecção no ar).
Passo 2
Calcule o fluxo de calor por condução através da parede. A lei de Fourier para um regime estacionário unidimensional diz:
Substituindo valores:
Passo 3
O mesmo fluxo sai por convecção na face externa. A lei de Newton do resfriamento dá:
onde
e
.
Passo 4
Em regime permanente o fluxo por condução iguala o fluxo por convecção. Logo,
Resposta
O coeficiente de convecção deve ser