As temperaturas nas duas faces de uma parede plana de concreto de 150 mm de espessura são mantidas a
e
, respectivamente. Compare os fluxos de calor do concreto seco e do concreto com umidade de 10% de umidade. Dados
e
. (resposta
q
.
Passo 1
Beleza, então o exercício fala sobre uma parede de concreto com 150 mm de espessura, onde um lado está a 10°C e o outro a 40°C. A gente precisa comparar os fluxos de calor para dois tipos de concreto: seco e com 10% de umidade. Vamos usar conceitos de condução de calor e as propriedades térmicas dadas para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é fluxo de calor. Fluxo de calor é a quantidade de calor que passa por uma área em um certo tempo. Para materiais como a parede de concreto, isso é calculado usando a Lei de Fourier.
Passo 3
A Lei de Fourier para condução de calor é dada por:
Onde:
- $ q $ é o fluxo de calor (W/m²),
- $ k $ é a condutividade térmica do material (W/m°C),
- $ \Delta T $ é a diferença de temperatura entre as duas faces (°C),
- $ L $ é a espessura da parede (m).
Passo 4
Vamos identificar os valores que temos:
- Espessura da parede, $ L = 150 $ mm = 0,150 m,
- Diferença de temperatura, $ \Delta T = 40°C - 10°C = 30°C $,
- Condutividade térmica do concreto seco, $ k_{seco} = 0,81 $ W/m°C,
- Condutividade térmica do concreto úmido, $ k_{umido} = 1,09 $ W/m°C.
Passo 5
Agora, vamos calcular o fluxo de calor para o concreto seco ($ q_{seco} $):
Passo 6
Em seguida, calculamos o fluxo de calor para o concreto úmido ($ q_{umido} $):
Passo 7
Por fim, queremos comparar os dois fluxos de calor, ou seja, encontrar a razão $ \frac{q_{seco}}{q_{umido}} $:
Resposta
A razão entre os fluxos de calor do concreto seco e do concreto úmido é aproximadamente 0,74.