1.5 Uma parede de tijolos com 15 cm de espessura e condutividade térmica de
está a
em uma face e a
na outra face. Determine a transferência de calor através de uma área de
da parede.
Resposta:
.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda):
-
Dados fornecidos:
- espessura da parede:
; - condutividade térmica:
; - temperatura em uma face:
; - temperatura na outra face:
; - área da parede considerada:
.
- espessura da parede:
-
Pergunta: determinar a transferência de calor (taxa de calor, potência térmica) através da área
da parede.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (aula rápida e prática):
- Para regime estacionário unidimensional em uma parede plana e homogênea, a transferência de calor por condução é dada pela Lei de Fourier em forma integrada. Se a temperatura varia linearmente entre as faces (situação usual para parede plana sem geração interna), a taxa de calor
é
Explique o que é cada símbolo:
-
é a taxa de transferência de calor (potência térmica), em . -
é a condutividade térmica do material, em . -
é a área transversal pela qual o calor passa, em . -
é a diferença de temperatura entre as faces: , em (ou K; diferença é a mesma). -
é a espessura da parede, em .
Observação prática para prova: sempre verifique unidades e transforme tudo para o SI (metros, kelvin ou graus Celsius para diferenças de temperatura). Não esqueça de converter centímetros para metros.
Passo 3
Preparar os valores e converter unidades:
- converter espessura:
. - diferença de temperatura:
- valores numéricos ficam:
, , , (unidades implícitas conforme fórmulas).
Passo 4
Substituir na fórmula e calcular de forma passo a passo:
Primeiro calcular
:
Depois o numerador
:
Agora dividir por
:
Converter para quilowatts:
Passo 5
Interpretação final e dica de prova:
- Resultado:
. Isso é a magnitude da potência térmica atravessando a parede; o sentido do fluxo é da face a para a face a (do quente para o frio). - Dica rápida para a prova: sempre converta espessuras para metros, calcule
antes, e faça as multiplicações em ordem (primeiro , depois vezes , por fim dividir por ) para evitar erros de conta.