Uma parede de concreto em um prédio comercial tem uma área superficial de
uma espessura de
. No inverno, o ar ambiente (interno) deve ser mantido a
enquanto o ar externo encontra-se a
. Qual é a perda de calor através da parede? A condutividade do concreto é de
.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está sendo pedido. Temos uma parede de concreto com uma área de 30 metros quadrados e uma espessura de 0,30 metros. No inverno, a temperatura interna é de 35°C e a externa é de -15°C. Queremos descobrir quanta energia térmica está sendo perdida através dessa parede. Para resolver isso, vamos usar o conceito de condução de calor na termodinâmica, especificamente a Lei de Fourier.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar todos os valores que já temos e o que precisamos encontrar. Sabemos que:
- Área da parede,
- Espessura da parede,
- Temperatura interna,
- Temperatura externa,
- Condutividade térmica do concreto,
O que queremos encontrar é a perda de calor, que chamaremos de
.
Passo 3
Agora, vamos relembrar a fórmula da Lei de Fourier para condução de calor:
Onde:
-
é a perda de calor (em watts, W) -
é a condutividade térmica do material (em W/m.K) -
é a área da parede (em m²) -
é a diferença de temperatura entre os dois lados da parede (em °C ou K) -
é a espessura da parede (em metros)
Passo 4
Vamos calcular a diferença de temperatura,
:
Passo 5
Agora, substituímos todos os valores na fórmula da Lei de Fourier:
Passo 6
Vamos simplificar os cálculos passo a passo:
Primeiro, multiplicamos
,
e
:
Depois, dividimos pelo
:
Resposta
A perda de calor através da parede é de 5000 watts (W).