Uma parede plana de uma casa é construída com uma camada de tijolo de
de espessura
e uma camada de isolamento de
de espessura
. A face interna do tijolo está em
e a superfície externa do isolamento está em
. Considerando que as condições de estado estacionário existem, determine a taxa de transferência de calor através da parede.
Passo 1
Beleza, temos uma parede com duas camadas: tijolo (10 cm, k=0,72 W/m·°C) e isolamento (5 cm, k=0,22 W/m·°C). Lá dentro faz 20 °C, do lado de fora do isolamento tá em –10 °C. O lance é encontrar a taxa de calor atravessando a parede em condições de regime permanente (ou seja, temperatura não muda com o tempo). O conteúdo aqui é transferência de calor por condução em série de camadas, usando a lei de Fourier e a ideia de resistências térmicas.
Passo 2
Em regime permanente, a taxa de calor
(na verdade
) é dada por
onde
e
com cada resistência térmica
. Como não falaram a área da parede, vamos calcular a taxa de calor por metro quadrado (ou seja,
).
Passo 3
Calcular as resistências:
- Para o tijolo (
m, W/m·°C): - Para o isolamento (
m, W/m·°C):
Então
Passo 4
A diferença de temperatura é
Logo a taxa de calor por metro quadrado é
Resposta
A taxa de transferência de calor através da parede é aproximadamente