Ano 2024#fisica#termodinamica#conducao-termica#calorimetria

Sobre o tema

A transferência de calor por condução através de paredes compostas é um conceito fundamental em termodinâmica e engenharia térmica. Neste problema do IME, combina-se a equação de Fourier para condução em regime estacionário com o calor latente de fusão do gelo, relacionando a taxa de transferência de energia térmica à quantidade de gelo que pode ser derretida. O entendimento de resistências térmicas em série é essencial para resolver questões como essa, que aparecem com frequência em concursos militares e vestibulares de engenharia.

Tópicos relacionados

  • Condução térmica em paredes compostas
  • Lei de Fourier e resistência térmica
  • Calor latente de fusão
  • Regime estacionário de transferência de calor
  • Cálculo de fluxo de calor por condução

Enunciado

Em uma pratica de laboratorio, a superficie externa de uma parede e recoberta com material isolante termico e a superficie interna esta exposta a uma chama. Dados: condutividade termica da parede: 3 W/(mC); condutividade termica do isolante: 0,02 W/(mC); espessura da parede: 15 cm; espessura do isolante: 4 mm; temperatura na superficie livre do isolante: 45 C; temperatura na superficie da parede em contato com a chama: 295 C; calor latente de fusao do gelo: 336 J/g; dimensoes da parede e isolante: 2 m x 0,84 m. A massa de gelo maxima, em kg, que a energia incidente e capaz de fundir em uma hora de experimento e:

Alternativas

  • A)

    1,5

  • B)

    1,8

  • C)

    15

  • D)

    18

  • E)

    20

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Perguntas frequentes

O que é resistência térmica em condução de calor?

Resistência térmica é a oposição que um material oferece ao fluxo de calor por condução, análoga à resistência elétrica. É calculada por R = L/(k·A), onde L é a espessura, k a condutividade térmica e A a área.

Como se calcula a taxa de transferência de calor em paredes compostas?

Para paredes em série, a taxa de calor é dada pela diferença de temperatura dividida pela soma das resistências térmicas: Q = ΔT / (R1 + R2 + ...). Cada resistência é calculada individualmente.

O que é calor latente de fusão e como é usado em problemas de calorimetria?

Calor latente de fusão é a energia necessária para mudar 1 grama de substância do estado sólido para líquido sem variação de temperatura. Em problemas, usa-se Q = m·Lf para calcular a massa que pode ser fundida com uma dada energia.

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