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Uma parede plana composta de uma camada interna de compensado de madeira de 20mm, seguida de aglomerado de alta densidade de 12 mm de espessura, e madeira de lei de 10mm. Determinar a quantidade de calor unidirecional que passa por esta parede, sabendo que a temperatura externa média é de 32°C e a interna é mantida a 24°C e que a área de seção transversal da parede é de 60 m2.
Qual é a quantidade de calor unidirecional que passa por esta parede?
A q = 1600 W
B q = 160 W
C q = 16000 W
D q = 160000 W
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Para determinar a quantidade de calor unidirecional que passa pela parede, podemos usar a Lei de Fourier para condução de calor, que é dada pela fórmula: \[ q = \frac{k \cdot A \cdot (T_{externa} - T_{interna})}{d} \] onde: - \( q \) é a quantidade de calor (em Watts), - \( k \) é a condutividade térmica do material (em W/m·K), - \( A \) é a área da parede (em m²), - \( T_{externa} \) e \( T_{interna} \) são as temperaturas externa e interna (em °C), - \( d \) é a espessura total da parede (em m). Primeiro, precisamos calcular a espessura total da parede: - Compensado: 20 mm = 0,02 m - Aglomerado: 12 mm = 0,012 m - Madeira de lei: 10 mm = 0,01 m Espessura total \( d = 0,02 + 0,012 + 0,01 = 0,042 \) m. Agora, precisamos das condutividades térmicas dos materiais. Vamos considerar valores típicos: - Compensado: \( k \approx 0,12 \) W/m·K - Aglomerado: \( k \approx 0,1 \) W/m·K - Madeira de lei: \( k \approx 0,15 \) W/m·K Para simplificar, podemos calcular uma média ponderada das condutividades térmicas, considerando as espessuras: \[ k_{média} = \frac{(k_{compensado} \cdot d_{compensado}) + (k_{aglomerado} \cdot d_{aglomerado}) + (k_{madeira} \cdot d_{madeira})}{d_{total}} \] Substituindo os valores: \[ k_{média} = \frac{(0,12 \cdot 0,02) + (0,1 \cdot 0,012) + (0,15 \cdot 0,01)}{0,042} \] Calculando: \[ k_{média} = \frac{(0,0024) + (0,0012) + (0,0015)}{0,042} = \frac{0,0051}{0,042} \approx 0,1214 \, \text{W/m·K} \] Agora, podemos calcular a quantidade de calor: \[ q = \frac{0,1214 \cdot 60 \cdot (32 - 24)}{0,042} \] \[ q = \frac{0,1214 \cdot 60 \cdot 8}{0,042} \] \[ q = \frac{58,272}{0,042} \approx 1386,57 \, \text{W} \] Com isso, a quantidade de calor unidirecional que passa pela parede é aproximadamente 1386,57 W. Analisando as alternativas: A) q = 1600 W B) q = 160 W C) q = 16000 W D) q = 160000 W A alternativa mais próxima é a) q = 1600 W. Portanto, a resposta correta é a) 1600 W.

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