Uma superfície plana de
de área e espessura de 150 mm é construída de um material de condução
. Um dos lados está revestido com um material de
e espessura igual a
. As temperaturas nas faces internas e externas são, respectivamente,
e
. Determinar:
o fluxo de calor;
o fluxo de calor;
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado pede pra gente calcular o fluxo de calor que atravessa uma “parede” composta por duas camadas em série. É matéria de transferência de calor por condução e a ideia é usar a lei de Fourier em termos de resistência térmica.
O que a gente tem:
O que a gente tem:
- Área
. - Camada 1 (o “núcleo”): espessura
, condutividade . - Camada 2 (revestimento): espessura
, condutividade . - Temperaturas nas faces: interior
, exterior .
O que vamos precisar: entender que, em série, as resistências térmicas se somam e depois usamos
Passo 2
Teoria rápida (sem pular etapas):
- A lei de Fourier, numa direção unidimensional e regime permanente, diz
- A gente tira o sinal “menos” usando a diferença de temperaturas certa e define resistência térmica de uma placa
de modo que
- Para camadas em série, as resistências se somam:
Passo 3
Agora calcula cada resistência:
- Para a camada 1:
- Para a camada 2:
Então
Passo 4
Agora aplicamos o “circuito térmico”:
Resposta
O fluxo de calor através da parede composta é de