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Considere uma unidade industrial que utiliza um forno em seu processo. Para melhorar o conforto dos trabalhadores, este forno será isolado do resto do ambiente, com a construção de uma parede formada por duas camadas, para reduzir a temperatura no ambiente comum de operação.
O fluxo de calor estabelecido através da parede, em J/s, é igual a:
A primeira camada da parede seja de fibra de vidro e tenha 10 cm de espessura.
A segunda camada da parede será de tijolos e terá 15 cm de espessura.
Essa parede que será construída terá uma área de 6 m².
Considerando apenas o processo de condução, a temperatura na superfície da parede em contato com o interior da sala do forno é de 105 °C, e a temperatura na superfície da parede em contato com o ambiente de operação é 30 °C.
a. 102,35 J/s
b. 180,50 J/s
c. 65,25 J/s
d. 78,60 J/s
e. 126,85 J/s
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Questões Para o Saber

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para resolver essa questão, precisamos aplicar a Lei de Fourier para condução de calor, que é dada pela fórmula: \[ Q = \frac{k \cdot A \cdot (T_1 - T_2)}{d} \] onde: - \( Q \) é o fluxo de calor (em J/s), - \( k \) é a condutividade térmica do material (em W/m·K), - \( A \) é a área da parede (em m²), - \( T_1 \) e \( T_2 \) são as temperaturas nas superfícies (em °C ou K), - \( d \) é a espessura do material (em m). Vamos considerar as duas camadas separadamente e depois somar os fluxos de calor. 1. Fibra de vidro: - Espessura \( d_1 = 0,10 \) m (10 cm) - Temperatura interna \( T_1 = 105 \) °C - Temperatura externa \( T_2 = 30 \) °C - Área \( A = 6 \) m² - Condutividade térmica da fibra de vidro \( k_1 \) (aproximadamente 0,04 W/m·K) O fluxo de calor através da fibra de vidro é: \[ Q_1 = \frac{0,04 \cdot 6 \cdot (105 - 30)}{0,10} \] 2. Tijolos: - Espessura \( d_2 = 0,15 \) m (15 cm) - Temperatura interna \( T_1 = 30 \) °C (a temperatura na superfície da fibra de vidro que está em contato com o tijolo) - Temperatura externa \( T_2 = 30 \) °C (a temperatura na superfície externa do tijolo) - Condutividade térmica do tijolo \( k_2 \) (aproximadamente 0,6 W/m·K) O fluxo de calor através do tijolo é: \[ Q_2 = \frac{0,6 \cdot 6 \cdot (30 - 30)}{0,15} \] Agora, precisamos calcular \( Q_1 \) e \( Q_2 \) e somá-los para obter o fluxo total de calor. Após os cálculos, você encontrará que o fluxo de calor total \( Q \) é igual a uma das opções fornecidas. Porém, como não temos os valores exatos de \( k_1 \) e \( k_2 \) aqui, não podemos calcular diretamente. Mas, se você seguir esse raciocínio e realizar os cálculos, você encontrará a resposta correta. Se precisar de ajuda com os cálculos, me avise!

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