Considere a leira de compostagem mostrado na Figura a seguir.sendo constituida de uma escavação no solo, isolada na base e nas laterais porum material impermeável. As dimensões superficiais da leira são: 1 m por 2 m.Uma camada de 10 cm de espessura de composto orgánico (materialestruturante + bissólido) é alimentado, conforme mostrado. A decomposição domaterial, promovida por bactérias gera calor a uma taxa constante de 600 W porm ^ 3 de composto orgânico. Uma camada de material granular inerte ( K = 0, 4W/m.K), com 2 cm de espessura, é colocada sobre a camada composta paraevitar a perda de calor e manter a leira aquecida. Os lados e a base do leitocomposto estão perfeitamente isolados e o fluxo de calor acontece apenas navertical, na direção do ar. O ar escoa sobre o leito, tendo um coeficienteconvectivo de transferência de calor de 5 W/m²K. A temperatura do ar ambienteé constante e igual a 15°C. Com base nestes dados, determine:

a) Qual o fluxo de calor em J / s que é gerado e abandona a leira?

b) Qual a temperatura no topo da leira (T_{c})'

c) Com base em resultados anteriores, definiu-se que a temperatura ótima no topo da leira deve ser 45°C, para que a temperatura no interior da leira seja alta suficiente para inativação de patógenos. Considere a mesma produção de calor determinada no item (a). Dessa forma, qual deveria ser a nova camada de material mineral granular inerte para condicionar essa temperatura? Discuta o resultado obtido em comparação ao item (b).

d) Suponha que um novo modelo de leira seja proposto, devido ao fato de a superfície plana acumular muita água da chuva. Nesse caso, a leira iria possuir uma configuração de semicilindro, conforme imagem a seguir. Neste caso, a adição de material inerte promoveria um maior isolamento sem levar em conta outros fatores? Apresente uma justificativa para a sua resposta e apresente a equação para a resistência à transferência de calor por condução e por convecção.