Uma parede de 5 m2 de área transversal, composta por dois materiais, aço-carbono 1010 com espessura de 25 cm e condutividade térmica de 63,9 W/ (m....

Para determinar a espessura da placa de isolante, podemos utilizar a equação da resistência térmica em série: R_total = R_aço + R_isolante A resistência térmica do aço-carbono 1010 pode ser calculada utilizando a fórmula: R_aço = espessura_aço / (condutividade_aço * área) Substituindo os valores fornecidos: R_aço = 0,25 m / (63,9 W/(m.K) * 5 m²) = 0,0078 K/W A resistência térmica do isolante pode ser calculada da mesma forma: R_isolante = espessura_isolante / (condutividade_isolante * área) Substituindo os valores fornecidos: R_isolante = espessura_isolante / (1,0 W/(m.K) * 5 m²) Agora, podemos calcular a resistência térmica total: R_total = 0,0078 K/W + R_isolante Sabemos que a taxa de liberação de energia é limitada a 4200 W/m². Podemos utilizar a fórmula do fluxo de calor para determinar a temperatura na interface entre o isolante e o ar: Fluxo = (Temperatura_interface - Temperatura_ar) / R_total Substituindo os valores fornecidos: 4200 W/m² = (Temperatura_interface - 25°C) / R_total Agora, podemos calcular a temperatura na interface: Temperatura_interface = 4200 W/m² * R_total + 25°C Por fim, podemos utilizar a equação da taxa de transferência de calor por convecção para determinar a espessura do isolante: Taxa_transferência = coeficiente_convecção * área * (Temperatura_interface - Temperatura_ar) Substituindo os valores fornecidos: 4200 W/m² = 30 W/(m².K) * 5 m² * (Temperatura_interface - 25°C) Agora, podemos isolar a variável e calcular a espessura do isolante: Temperatura_interface - 25°C = 4200 W/m² / (30 W/(m².K) * 5 m²) Temperatura_interface - 25°C = 28 K Temperatura_interface = 53°C Agora, podemos substituir a temperatura na equação da taxa de transferência de calor por convecção: 4200 W/m² = 30 W/(m².K) * 5 m² * (53°C - 25°C) Agora, podemos isolar a variável e calcular a espessura do isolante: Espessura_isolante = 4200 W/m² / (30 W/(m².K) * 5 m² * (53°C - 25°C)) Espessura_isolante = 0,28 m = 28 cm Portanto, a espessura da placa de isolante é de 28 cm.