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Um cabo elétrico de cobre maciço (k=372 W/(m.K)) possui 3 mm de diâmetro e 5 m de comprimento, possuindo em seu exterior uma capa isolante (k=0,15 ...

Um cabo elétrico de cobre maciço (k=372 W/(m.K)) possui 3 mm de diâmetro e 5 m de comprimento, possuindo em seu exterior uma capa isolante (k=0,15 W/(m.K)) com 2 mm de espessura. No processo de condução de eletricidade no cabo, uma taxa de 80 W de energia térmica é gerada e deve ser dissipada do cabo para o meio externo (ar ambiente), o qual encontra-se a 30 °C e possui h=12 W/(m².K)). Qual a temperatura atingida na interface entre o cobre e a capa isolante?

💡 1 Resposta

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Para calcular a temperatura na interface entre o cobre e a capa isolante, podemos usar a equação da resistência térmica: \( R_{total} = R_{interna} + R_{externa} \) Onde: \( R_{interna} = \frac{L}{kA} \) é a resistência térmica interna (cobre) \( R_{externa} = \frac{L}{kA} \) é a resistência térmica externa (capa isolante) A área transversal do cabo é dada por \( A = \pi \times (raio^2) \), onde o raio é metade do diâmetro. 1. Para o cobre: \( A_{cobre} = \pi \times (1,5 \times 10^{-3})^2 \) \( R_{interna} = \frac{5}{372 \times A_{cobre}} \) 2. Para a capa isolante: \( A_{capa} = \pi \times ((1,5 + 2) \times 10^{-3})^2 - A_{cobre} \) \( R_{externa} = \frac{5}{0,15 \times A_{capa}} \) Agora, podemos calcular a temperatura na interface usando a fórmula: \( \Delta T = \frac{Q}{h \times A_{cabo}} \) Onde \( Q = 80 \) W e \( A_{cabo} = A_{cobre} + A_{capa} \). Por fim, a temperatura na interface é dada por: \( T_{interface} = T_{ambiente} + \Delta T \) Substituindo os valores e realizando os cálculos, você encontrará a temperatura na interface entre o cobre e a capa isolante.

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