As temperaturas nas duas faces de uma parede plana de concreto de 150 mm de espessura são mantidas a 10^circ C e 40^circ C, respectivamente. Compare os fluxos de calor do concreto seco e do concreto com umidade de 10% de umidade. Dados k concretoseco =0,81 W / m^circ C e k umido =1,09 W / m^circ C. (resposta qysec / / q yumido =0,74).

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:
q = k cdot De
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} $):
qseco ²

Passo 6

Em seguida, calculamos o fluxo de calor para o concreto úmido ($ q_{umido} $):
qumido ²

Passo 7

Por fim, queremos comparar os dois fluxos de calor, ou seja, encontrar a razão $ \frac{q_{seco}}{q_{umido}} $:
qsecoqumido

Resposta

A razão entre os fluxos de calor do concreto seco e do concreto úmido é aproximadamente 0,74.

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