Uma barra metálica cilíndrica tem 80 cm de
comprimento e 200 cm2 de seção reta. Em todo o seu
comprimento, ela é envolvida por uma grossa camada de um
material especial que, além de ser impermeável à água, é um
excelente isolante térmico. Desse modo, somente as bases do
cilindro metálico ficam expostas e podem trocar calor com o
meio ambiente. Uma das extremidades da barra é introduzida
em uma caldeira isolada que contém água em ebulição, à
pressão de 1 atmosfera, e a outra extremidade fica em contato
com o ar, a 20ºC. Sabendo que a condutividade térmica do
metal de que a barra é feita vale 5´10-2 kcal/(s×m׺C), calcule, em kcal, a quantidade de calor transferida ao ar, durante 10
Soluções para a tarefa
A quantidade de calor transferida será de 60 kcal.
Faltou uma parte do enunciado:
"Calcule, em kcal, a quantidade de calor transferida ao ar, durante 10 minutos, em regime estacionário. "
Podemos calcular a quantidade de calor transferido através da equação de calor na barra definida pela taxa de transferência de calor (Q), pela condutividade térmica (k) inerente ao material da barra, a área da seção (A), a variação de temperatura (ΔT) e o comprimento da barra (L).
Q = k*A*ΔT/L
Substituindo os valores do enunciado na equação:
Q = k*A*ΔT/L
Q = 5*10⁻²kcal/(s×m׺C)*200*10⁻⁴m*(100-20)°C/0,8m
Q = 5*10⁻²*200*10⁻⁴*80/0,8 = 0,1 Kcal/s
Portanto, em 10 minutos a quantidade de calor transferido será de:
Cal = Q*t = 0,1 Kcal/s * 10min * 60s/min = 60 kcal
Espero ter ajudado!