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3.5) Uma esfera oca de alumínio, com um aquecedor elétrico, em seu centro, é utilizada em teses para determinar a condutividade térmica de materiai...

3.5) Uma esfera oca de alumínio, com um aquecedor elétrico, em seu centro, é utilizada em teses para determinar a condutividade térmica de materiais isolantes. Os raios interno e externo da esfera são 0,15 e 0,18 m, respectivamente, e o teste é feito em condições de regime estacionário com a superfície interna do alumínio mantida a 250 C. Para um teste em particular, uma casca esférica de isolamento é fundida na superfície externa de uma esfera com espessura de 0,12 m. O sistema encontra-se em um ambiente no qual a temperatura do ar é de 20OC e o coeficiente de convecção na superfície externa do isolamento é de 30 W/m2.K. Se são dissipados 80 W pelo aquecedor em condições de regime estacionário, qual a condutividade térmica do isolamento? Use k = 230 W/m.K. (Resp.:kisol=0.062 W/m.K).


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2 pág.

Transferência de Calor e Massa Universidade Federal do Rio Grande do SulUniversidade Federal do Rio Grande do Sul

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Para determinar a condutividade térmica do isolamento, podemos utilizar a equação da condução de calor em regime estacionário: Q = (k * A * ΔT) / d Onde: Q é a taxa de transferência de calor (80 W), k é a condutividade térmica do isolamento (a ser determinada), A é a área de transferência de calor (4πr²), ΔT é a diferença de temperatura entre as superfícies interna e externa da esfera (250°C - 20°C = 230°C), d é a espessura do isolamento (0,12 m). Substituindo os valores na equação, temos: 80 = (k * 4π * (0,18² - 0,15²)) / 0,12 Simplificando a equação: 80 = (k * 4π * 0,03) / 0,12 Multiplicando ambos os lados por 0,12: 9,6 = k * 4π * 0,03 Dividindo ambos os lados por 4π * 0,03: k = 9,6 / (4π * 0,03) Calculando o valor de k: k ≈ 0,062 W/m.K Portanto, a condutividade térmica do isolamento é de aproximadamente 0,062 W/m.K.

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