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Um forno, construído com tijolos e concreto, quando em funcionamento, tem sua temperatura praticamente uniforme e igual a 270 °C. As paredes desse forno são compostas de uma camada tripla, feita de dois materiais, conforme ilustra a figura abaixo, que representa uma seção transversal do forno.

Dados:

– Condutibilidade térmica do tijolo Ktijolo = 1,5. 10-3 cal/s.cm.°C

– Condutibilidade térmica do concreto Kconcreto= 2,0. 10-3 cal/s.cm. °C

Sabendo-se que a área de cada parede é de 1,5 m2 e que a temperatura da região externa é 20 °C, a quantidade de calor, em kcal, que atravessa uma das paredes do forno a cada 1,0 s, supondo-se em regime estacionário, é

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Resposta:

Para resolver essa questão, é necessário aplicar o conceito de condutibilidade térmica em regime estacionário. Primeiramente, vamos analisar a estrutura da parede do forno, que é composta por três camadas: uma camada de tijolo, uma camada de concreto e outra camada de tijolo.

Podemos considerar que a temperatura na interface entre as camadas é a mesma, pois a temperatura do forno é uniforme e igual a 270°C. Além disso, sabemos que a temperatura da região externa é de 20°C.

Vamos calcular a quantidade de calor que atravessa uma das paredes do forno em 1 segundo. Para isso, vamos utilizar a fórmula da condutibilidade térmica:

Q = k * A * (dT/dx), onde Q é a quantidade de calor, k é a condutibilidade térmica, A é a área da parede e dT/dx é o gradiente de temperatura.

No caso da camada de tijolo, temos:

Q_{tijolo} = k_{tijolo} * A * (dT/dx)_{tijolo}

E, no caso da camada de concreto, temos:

Q_{concreto} = k_{concreto} * A * (dT/dx)_{concreto}

Como a temperatura é a mesma em toda a parede, podemos considerar que o gradiente de temperatura é o mesmo em ambas as camadas. Além disso, sabemos que a área da parede é de 1,5 m².

Substituindo os valores dados na fórmula, temos:

Q_{tijolo} = 1,5 * 10^{-3} * 1,5 * (270 - 20) / (0,5 + 0,5) = 0,225 kcal/s

Portanto, a quantidade de calor que atravessa uma das paredes do forno em 1 segundo é de 0,225 kcal/s.

A alternativa correta é a letra B) 0,225 kcal/s.

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