Aprendemos que o calor é uma forma de energia que flui de um local com alta temperatura para um local com baixa temperatura. Os três principais mét...

Aprendemos que o calor é uma forma de energia que flui de um local com alta temperatura para um local com baixa temperatura. Os três principais métodos de transferência de calor são: condução, convecção e radiação. Agora, investigaremos a taxa da transferência de calor por condução. Esse tópico é de grande importância devido à necessidade frequente de aumentar ou diminuir a taxa em que o calor flui entre dois locais. Por exemplo, aqueles que vivem em locais em que o clima é frio, constantemente, buscam métodos para manter as casas aquecidas sem gastar muito dinheiro. O calor escapa das casas com temperatura mais alta e se direciona ao exterior, que tem temperatura mais baixa, através de paredes, tetos, janelas e portas. Para reduzir a perda de calor, existem duas alternativas: adicionar isolamento às paredes e comprar janelas e portas de alta eficiência. Quais variáveis ​​afetariam as taxas de transferência de calor? Como a taxa de transferência de calor pode ser controlada? Essas são as questões a serem discutidas. O nosso debate será restrito às variáveis ​​que afetam a taxa de transferência de calor por condução. Discutidas as variáveis ​​que afetam a taxa de transferência de calor, direcionaremo-nos à etapa de cálculo. A equação diferencial fundamental para a transferência de calor por condução é a Lei de Fourier, que estabelece o seguinte: dQdt=−kA(dTdx) Em que: • Q é calor; • t é tempo; • k é a condutividade térmica; • A é a área normal em relação à direção do fluxo de calor; • T é temperatura; • x é a distância na direção do fluxo de calor. É válido ressaltar que a condutividade térmica varia tipicamente em relação à temperatura, mas não necessariamente na mesma direção. Desse modo, uma simplificação comum nos cálculos de transferência de calor é assumir que esse termo é constante, de acordo com as condições do sistema em estudo. Calcule a taxa de transferência de calor em um dia frio através de uma janela retangular com 1,2 m de largura e 1,8 m de altura. Ela tem 6,2 mm de espessura e valor de condutividade térmica de 0,27 W/m /° C. A temperatura dentro de casa é de 21° C, enquanto a temperatura fora de casa é de -4° C. Gostou do desafio? A sua resposta deve conter o valor da taxa de calor perdido através da janela e uma pequena resposta aos seguintes questionamentos: quais variáveis afetariam as taxas de transferência de calor? Como a taxa de transferência de calor pode ser controlada? Bons estudos!