Exercício Resolvido - Prova Petrobrás Tec Inspeção Equipamentos 01/2011 questão 55 - Física


A figura ilustra uma placa de vidro com faces paralelas. A espessura da placa vale 4,0 mm, e as tais faces têm 1.000 cm² de área.
Sabendo-se que há uma diferença de temperatura de 50 °C entre as faces da placa, qual o fluxo de calor por condução através do vidro em calorias por segundo?
Dado: coeficiente de condutibilidade térmica da placa = 0,002 cal/(cm*s*°C)

Solução:
Primeiro, definimos o que é fluxo de calor por condução conforme o site:
http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/calor/conducao.html

"O fluxo de calor por condução ocorre via as colisões entre átomos e moléculas de uma substância e a  subsequente transferência de energia cinética."
"A condutividade térmica k é definida através da equação Q/t = - k*A*T/x"

Onde, nessa equação, ∆Q/∆t é o fluxo de calor por condução, k é o coeficiente de condutibilidade térmica da placa, A é a área da placa e ∆T/∆x é a diferença de temperatura por unidade de distância. No caso deste exercícios, ∆T/∆x = 50°C/4mm = 50°C / 0,4cm = 125 °C/cm.

Veja outros exercícios desta mesma prova:
Exercício Resolvido - Prova Petrobrás Tec Inspeção Equipamentos 01/2011 questão 35 - Física
Exercício Resolvido - Prova Petrobrás Tec Inspeção Equipamentos 01/2011 questão 36 - Física
Exercício Resolvido - Prova Petrobrás Tec Inspeção Equipamentos 01/2011 questão 37 - Física
Exercício Resolvido - Prova Petrobrás Tec Inspeção Equipamentos 01/2011 questão 41 - Física


Substituindo os dados na equação:
Q/t- 0,002 [cal/(cm*s*°C)] *1.000[(cm²)]*125[(°C/cm)] = -250 cal/s.

O sinal negativo é pelo fato de que a face superior estar perdendo calor para a inferior. Mas a resposta a esta questão é 250 cal/s.

Fonte: http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/calor/conducao.html


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