Seja uma parede composta com altura
e espessura
. A seção
possui espessura
e as seções
e
possuem altura
e espessura
. As temperaturas na face esquerda e direita da parede são
e
, respectivamente. Se as superfícies superior e inferior da parede são isoladas, qual alternativa estaria relacionada à menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade?
Questão 3Resposta
a.
e
b.
e
c.
e
d.
e.
Todas alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura
Questão 3Resposta
a.
b.
c.
d.
e.
Todas alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma parede com altura total de
e espessura
. Essa parede é composta por três seções: A, B e C. A seção A tem espessura
, e as seções B e C têm cada uma altura
e espessura
. As temperaturas nas duas faces da parede são
e
. As superfícies superior e inferior da parede estão isoladas. A pergunta quer saber qual das alternativas está relacionada à menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de condução de calor e resistência térmica. Precisamos calcular a resistência térmica de cada seção e somá-las para encontrar a resistência total. A seção com maior resistência térmica vai ter a menor taxa de transferência de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula da resistência térmica para condução de calor em uma camada:
Onde:
-
é a resistência térmica, -
é a espessura da camada, -
é a condutividade térmica do material.
Como estamos considerando a transferência de calor por unidade de profundidade, podemos ignorar a área, já que será a mesma para todas as seções.
Passo 3
Agora, vamos calcular a resistência térmica para cada seção nas diferentes alternativas.
Alternativa a:
Resistências:
Alternativa b:
Resistências:
Alternativa c:
Resistências:
Alternativa d:
Resistências:
Alternativa e:
A alternativa e diz que todas as alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura, o que não é verdade, pois as resistências totais são diferentes.
A alternativa e diz que todas as alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura, o que não é verdade, pois as resistências totais são diferentes.
Resposta
A alternativa que apresenta a maior resistência térmica, e portanto a menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade, é a alternativa b.