Uma parede composta é constituída por uma placa de ferro de espessura L1=3 cm, por uma camada de compensado de madeira de espessura L2=0,5 cm e por um isolamento de espessura L3=4 cm e condutividade térmica k=0,05 W / mK. Calcule o fluxo de calor através desta parede composta, com uma diferença de temperatura de 400^circ C entre as superfícies interna (ferro) e externa (isolamento).

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que temos uma parede com três camadas em série:
  • Placa de ferro: espessura
  • Compensado de madeira: espessura
  • Isolamento: espessura , condutividade
O conteúdo aqui é condução de calor em paredes compostas, usando a lei de Fourier e o conceito de resistência térmica em série. Para resolver, vamos precisar:
  1. Converter as espessuras para metros.
  2. Lembrar que cada camada tem resistência térmica .
  3. Somar as resistências e usar .
    Como a área não foi dada, a gente assume e chega num fluxo por metro quadrado.

Passo 2

Primeiro, converte as espessuras para metros:
L1 = 3 cm = 0,03 m, L2 = 0,5 cm = 0,005 m, L3 = 4 cm = 0,04 m
O enunciado só deu do isolamento. Na prática, a condutividade do ferro e da madeira é muito maior, então suas resistências são bem menores e a gente pode desprezá-las. Isso simplifica!

Passo 3

Vamos calcular a resistência térmica só da camada de isolamento, assumindo Rrm isolamento = L3k,A = 0,040,05 times 1 = 0,8 K/W :

Passo 4

Com a diferença de temperatura q = De entre as faces interna e externa, o fluxo é dado por
qA = 500 W/m^2
Como a gente assumiu , esse resultado também vale como densidade de fluxo:

Resposta

O fluxo de calor através da parede é de aproximadamente
boxedq = 500 W (A=1,m^2),
ou seja, .

Exercícios relacionados