Sobre o tema
Esta questão aborda a transferência de calor em regime estacionário através de uma parede plana com e sem isolamento térmico. O problema envolve o cálculo da razão entre as condutividades térmicas do isolante e da parede, dado que a adição de uma película isolante reduz a taxa de transferência de calor para 40% do valor original. A condição adicional de igualdade entre as diferenças de temperatura nos dois cenários permite estabelecer uma relação direta entre as resistências térmicas. O conceito fundamental é a lei de Fourier para condução térmica e a analogia com resistências elétricas em série. A solução requer o uso da fórmula da resistência térmica de uma placa plana (R = L/(kA)) e a aplicação da condição de fluxo de calor constante. Esse tipo de problema é comum em concursos de engenharia, testando a compreensão da condução térmica em materiais compostos.
Tópicos relacionados
- Lei de Fourier para condução térmica
- Resistência térmica em paredes planas
- Condução em regime estacionário
- Analogia elétrica para transferência de calor
- Isolamento térmico e redução de fluxo
Enunciado
: 0,25
Figura 1 Figura 2
Considere uma parede plana que apresenta temperaturas conhecidas e distintas em suas superf�-
cies A e B (Figura 1), respectivamente iguais a TA1 e TB1. De modo a minimizar a taxa de transfe-
r�ncia de calor, decide-se recobrir a superf�cie B com uma pel�cula isolante.
Dados:
� espessura da parede: 10 cm;
� espessura da pel�cula isolante: 6 mm;
� raz�o entre a taxa de transfer�ncia de calor da parede recoberta com a pel�cula isolante e a
taxa de transfer�ncia de calor na situa��o n�o isolada: 0,4.
Observa��es:
� com o recobrimento da superf�cie B (Figura 2), suponha as temperaturas externas iguais a TP
(lado da pel�cula) e a TA2;
� a taxa de transfer�ncia de calor � constante ao longo das paredes nas duas situa��es.
Para garantir-se TB1 - TA1 = TP - TA2, a raz�o entre as condutividades t�rmicas da pel�cula
isolante e do material da parede �:
(A) 0,04 (B) 0,06 (C) 0,40 (D) 0,60 (E) 0,80
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Perguntas frequentes
O que é resistência térmica em condução?
Resistência térmica é a oposição ao fluxo de calor, definida como R = L/(kA) para uma placa plana, onde L é a espessura, k é a condutividade térmica e A é a área.
Como a adição de isolamento afeta a taxa de transferência de calor?
A adição de uma camada isolante aumenta a resistência térmica total, reduzindo a taxa de transferência de calor para uma mesma diferença de temperatura.
Qual é a condição para que as diferenças de temperatura sejam iguais nos dois cenários?
A condição é que a diferença entre as temperaturas das superfícies da parede sem isolamento seja igual à diferença entre as temperaturas externas com isolamento, mantendo o mesmo gradiente térmico global.