Questão 1 (
pontos) A face superior de cubo metálico isolado é mantida a
, e a face inferior é mantida numa mistura de água e gelo à pressão atmosférica. O cubo possui 20 cm de aresta. A taxa de transferência de calor por condução entre as faces é
.
a) Ache a condutividade térmica do metal.
b) Sabendo que o calor latente de fusão do gelo é
, que massa de gelo é derretida em 5 minutos?
a) Ache a condutividade térmica do metal.
b) Sabendo que o calor latente de fusão do gelo é
Passo 1
O enunciado descreve um cubo metálico de aresta
cuja face superior está a
e a face inferior a
. A taxa de transferência de calor por condução entre as faces é
. Precisamos calcular a condutividade térmica
do metal (item a) e depois, usando o calor latente de fusão do gelo
, determinar a massa de gelo derretida em
minutos (item b).
Passo 2
Para condução unidimensional em regime permanente aplicamos a lei de Fourier:
onde
é a área de cada face,
é a espessura (a aresta do cubo) e
a diferença de temperatura entre as faces.
Passo 3
Calculemos cada termo:
A aresta é , a área de uma face é
A aresta é
e
. Substituindo em
com
, temos
Passo 4
Para achar a massa de gelo derretida, primeiro obtemos o calor total cedido em
:
O calor latente em unidades SI é
Assim a massa de gelo derretida é
Resposta
a)
b)
b)