Um líquido de alta capacidade térmica circula a 80 °C em um tubo de cobre de 1,0 cm de espessura. Uma falha no isolamento térmico expõe uma área de 80 cm2 do tubo ao contato direto com o ambiente externo, que se encontra a 20 °C. O fluxo de calor, em J.s-1 , que atravessa o trecho exposto do tubo é, aproximadamente, igual aDado: Condutividade térmica do cobre = 4,0 x 102 W.m-1.K-1
Um líquido de alta capacidade térmica circula a 80 °C em um tubo de cobre de 1,0 cm de espessura. Uma falha no isolamento térmico expõe uma área de 80 cm2 do tubo ao contato direto com o ambiente externo, que se encontra a
20 °C.
O fluxo de calor, em J.s-1 , que atravessa o trecho exposto do tubo é, aproximadamente, igual a
Dado: Condutividade térmica do cobre = 4,0 x 102 W.m-1.K-1
- A)1,9 x 104
- B)2,9 x 10 4
- C)3,9 x 104
- D)4,9 x 104
- E)9,0 x 103
Resposta:
A alternativa correta é A)
Para resolver esse problema, precisamos utilizar a fórmula de Fourier, que relaciona o fluxo de calor com a condutividade térmica do material, a área exposta e a diferença de temperatura.
A fórmula de Fourier é dada por:
Φ = -k * A * (dT/dx)
Onde Φ é o fluxo de calor, k é a condutividade térmica do material, A é a área exposta e dT/dx é a variação de temperatura em relação à distância.
No nosso caso, temos:
k = 4,0 x 102 W.m-1.K-1
A = 80 cm2 = 0,008 m2 (convertendo a área de cm2 para m2)
dT = 80 °C - 20 °C = 60 °C = 60 K (convertendo a temperatura de °C para K)
e dx = 1,0 cm = 0,01 m (convertendo a espessura do tubo de cm para m)
Substituindo os valores na fórmula de Fourier, obtemos:
Φ = -4,0 x 102 W.m-1.K-1 * 0,008 m2 * (60 K / 0,01 m)
Φ ≈ 1,92 x 104 J.s-1
Portanto, o fluxo de calor que atravessa o trecho exposto do tubo é, aproximadamente, igual a 1,9 x 104 J.s-1, que é a opção A.
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