3.1) Um tubo de aço inoxidável (AISI 304, k=14,4 W/m.K) utilizado para transportar produtos farmacêuticos resfriados tem diâmetro interno de 36 mm ...

a) Para calcular o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo, podemos usar a equação da condução térmica: Q = 2πkL(T1 - T2) / ln(r2/r1) Onde: Q é o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo k é a condutividade térmica do aço inoxidável (14,4 W/m.K) L é a espessura da parede do tubo (2 mm = 0,002 m) T1 é a temperatura dos produtos farmacêuticos (6 °C = 279,15 K) T2 é a temperatura do ar ambiente (23 °C = 296,15 K) r1 é o raio interno do tubo (36 mm / 2 = 0,018 m) r2 é o raio externo do tubo (36 mm + 2 mm = 0,038 m) Substituindo os valores na equação, temos: Q = 2π * 14,4 * 0,002 * (279,15 - 296,15) / ln(0,038/0,018) Q ≈ 12,6 W/m Portanto, o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo é de aproximadamente 12,6 W/m. b) Se uma camada de isolamento de silicato de cálcio com 10 mm de espessura (kis = 0,050 W/m.K) for aplicada ao tubo, podemos calcular o novo ganho de calor usando a mesma equação, mas considerando a nova espessura da parede do tubo: Q = 2πkL(T1 - T2) / ln(r2/r1) Onde: k é a condutividade térmica do isolamento de silicato de cálcio (0,050 W/m.K) L é a nova espessura da parede do tubo (2 mm + 10 mm = 0,012 m) Substituindo os valores na equação, temos: Q = 2π * 0,050 * 0,012 * (279,15 - 296,15) / ln(0,038/0,018) Q ≈ 7,7 W/m Portanto, o ganho de calor por unidade de comprimento do tubo, com a camada de isolamento aplicada, é de aproximadamente 7,7 W/m.