Física, perguntado por samuelpeedro, 9 meses atrás

Uma parede de 0,3 mm de espessura é construída em material que apresenta a
condutividade térmica k= 0,75 w/(mºC). O calor transmitido por condução pela parede
deve ser reduzido colocando-se uma camada de material isolante com condutividade
térmica k= 0,05 w/(mºC). Se as temperaturas nos lados quente e frio da parede são,
respectivamente, 1.150ºC e 40ºC, calcule a espessura mínima de isolante que garante fluxo
de 1.600 w/m².

Soluções para a tarefa

Respondido por DouglasOJ
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Resposta:

e₂ ≈ 0,02 mm.

Explicação:

O fluxo de calor é dada pela seguinte formula:

Ф = k.A.ΔT/е

Onde k é a condutividade térmica, A a área de transmissão, e a espessura e T a diferença de temperatura.

Neste caso, como queremos o fluxo de calor por 1 m², nossa área será sempre 1, então ficando:

Ф = k.ΔT/е

E quando temos mais de um material isolando, a conta fica sendo a soma das resistências termicas, dada por:

Ф = (k₁.A₁/е₁ + k₂.A₂/e₂).ΔT

Como já disse, as áreas sendo 1 m²:

Ф = (k₁/е₁ + k₂/e₂).ΔT

Substituindo os valores de condutividade, espessuras e diferença de temperatura:

Ф = (k₁/е₁ + k₂/e₂).ΔT

- 1600 = (0,75/0,0003 + 0,05/e₂)(1150 - 40)

- 1600 = (2500 + 0,05/e₂)1110

- 1,44 = 2500 + 0,05/e₂

- 2501,44 = 0,05/e₂

e₂ = 0,05/2501,44

e₂ = 0,0000199884 m ≈ 0,00002 m

Assim temos que esta espessura só precisa ser de 0,02 mm.

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