Quando existe uma diferença de temperatura entre dois pontos, existirá uma transferência de calor entre elas e a esse trânsito de energia chamamos fluxo de calor. Quando o meio no qual o fluxo de calor está presente consiste em um sólido, dizemos que o mecanismo de transferência de calor é do tipo condutivo, ou fluxo de calor por condução. É o que ocorre através das paredes de uma casa, por exemplo, que cede calor do interior quente para um exterior frio (supondo que é inverno).
Considere uma parede de área A com 4 camadas (tijolo, revestimento, acabamento e tinta), cuja seção reta é apresentada na Figura a seguir.
Determine a temperatura do ambiente, supondo que ela é igual a temperatura da face externa da parede e que a parede é revestida com uma camada de tinta cuja condutividade térmica é um sexto da condutividade térmica da camada de tijolos.
Soluções para a tarefa
A Lei de Fourier descreve o fluxo de calor através de um sólido, sua equação é Ф = (K.A.ΔT)/L, Onde Ф é o fluxo de calor, K é a condutividade térmica do material, A é a área do sólido, ΔT é a diferença de temperatura do ponto mais quente ao mais frio (sentido da condução de calor) e L é o comprimento do sólido.
Resolvendo:
O fluxo de calor na camada de tinta (chamaremos de Ф1) é o mesmo da camada de tijolo (chamaremos de Ф2) [O fluxo de calor é o mesmo no sólido todo, mas aqui estamos comparando estas duas camadas].
Portanto, Ф1 = Ф2
Ф1 = K.A.ΔT(tinta)/L(tinta)
Ф2 = 6K.A.ΔT(tijolo)/L(tijolo) [Segundo o problema, K do tijolo é 6 vezes maior que o K da tinta]
Igualando:
Ф1 = Ф2
K.A.ΔT(tinta)/L(tinta) = 6K.A.ΔT(tijolo)/L(tijolo)
ΔT(tinta)/L(tinta) = 6ΔT(tijolo)/L(tijolo) [O (K.A) foi cortado]
Substituindo os dados:
(25-22)/0,01 = 6ΔT(tijolo)/0,15
3/0,01 = 40ΔT(tijolo)
300 = 40ΔT(tijolo)
ΔT(tijolo) = 300/40
ΔT(tijolo) = 7,5
Lembrando que ΔT(tijolo) = Tinterior - Texterior [Porque o exterior é mais frio]
7,5 = -10 - Texterior
-Texterior = 17,5ºC
Texterior = -17,5ºC