Logo do Site - Banco de Questões
Continua após a publicidade..

Considere uma parede plana que apresenta temperaturas conhecidas e distintas em suas superfícies A e B (Figura 1), respectivamente iguais a TA1 e TB1. De modo a minimizar a taxa de transferência de calor, decide-se recobrir a superfície B com uma película isolante. Dados:

bullet espessura da parede: 10 cm;

bullet espessura da película isolante: 6 mm;

bullet razão entre a taxa de transferência de calor da parede recoberta com a película isolante e a taxa de transferência de calor na situação não isolada: 0,4.

Observações:

bullet com o recobrimento da superfície B (Figura 2), suponha as temperaturas externas iguais a TP (lado da película) e a TA2;

bullet a taxa de transferência de calor é constante ao longo das paredes nas duas situações.

Para garantir-se TB1 − TA1 = TP − TA2, a razão entre as condutividades térmicas da película isolante e do material da parede é:

Continua após a publicidade..

Resposta:

A alternativa correta é letra A) 0,04

O fluxo de calor que flui por condução num material é dado pela Lei de Fourier:

 

Phi=frac{KADelta{T}}{L}

 

Onde K é a condutividade térmica do material, A é a área por onde flui o fluxo de calor e Delta{T} é o diferencial de temperatura entre os diferentes lados separados pelo material isolante e L é a espessura da placa. 

 

Um outro conceito muito utilizado em transferência de calor é a resistência elétrica R. A resistência térmica é o inverso da condutância térmica. Assim como uma resistência elétrica está associada à condução de eletricidade, uma resistência térmica pode estar associada à condução de calor.  A resistência térmica para condução em uma parede plana é definida como:

 

R=frac{L}{kA}

 

Assim, podemos escrever a equação de Fourier do seguinte modo:

   

Phi=frac{Delta{T}}{R}

 

Phi R=Delta{T}

 

Desse modo, podemos analisar o nosso problema de forma análoga à lei de Ohm em circuitos elétricos:

 

Delta{T}=RPhi longrightarrow V=R'i

     

Então, na primeira situação teremos o fluxo de calor por um material com diferença de temperaturas iguais a (TA1 - TB1) e resistência R_1:

 

Delta{T}=RPhitag 1

   

ObsTB1 − TA1 = TP − TA2=Delta{T}

   

E para o segundo caso, como temos dois materiais condutores térmicos justapostos, logo, analogamente a resistores em série teremos:

 

Delta{T}=(R+R_p)0,4Phitag 2

 

Aqui podemos nos lembrar, por analogia, do que acontece em circuitos elétricos.  Nessa segunda situação do circuito térmicos, quando a resistência aumenta, a "corrente elétricaPhi diminui (Phi longrightarrow 0,4Phi).  

 

Igualando (1) e (2):

 

RPhi=(R+R_p)0,4Phi

 

0,6R=0,4R_p

 

R=frac{2}{3}R_ptag 3

 

Entretanto, conforme vimos acima, a resistência térmica é dada por R=frac{L}{kA}.  Logo, fazendo a substituição na equação (3):

 

frac{L_t}{k_tA}=frac{2}{3}frac{L_p}{k_pA}

 

frac{0,1}{k_t}=frac{2}{3}frac{0,006}{k_p}

 

boxed{frac{k_p}{k_t}=frac{2}{3}frac{0,006}{0,1}=0,04}

 

Gabarito: A

Continua após a publicidade..
Continua após a publicidade..

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *