3) (4,0) Dois cubos de dimensões iguais (10 cm x 10 cm x 10 cm) são posicionados de acor- Calcule: a) A resistência térmica de cada bloco; b) A corrente térmica; c) A temperatura na interface; d) A temperatura na interface caso os blocos troquem de lugar. 200°C vidro k, = 0,80 W/mK madeira 0°C km 0,20 W/mK
Para calcular a resistência térmica de cada bloco, podemos utilizar a equação:
R = L / (k * A)
Onde:
R é a resistência térmica do bloco em °C/W;
L é a espessura do bloco em metros;
k é a condutividade térmica do material em W/(m·K);
A é a área de seção transversal do bloco em metros quadrados.
a) A resistência térmica de cada bloco:
Para o vidro, temos:
R_vidro = 0,01 m / (0,80 W/(m·K) * (0,1 m)²)
R_vidro = 0,125 °C/W
Para a madeira, temos:
R_madeira = 0,01 m / (0,20 W/(m·K) * (0,1 m)²)
R_madeira = 0,5 °C/W
b) A corrente térmica:
A corrente térmica é dada pela equação:
I = (ΔT) / R_total
Onde:
I é a corrente térmica em W;
ΔT é a diferença de temperatura entre os blocos em °C;
R_total é a resistência térmica total do sistema em °C/W.
Como os blocos estão em série, a resistência térmica total do sistema é a soma das resistências térmicas dos blocos:
R_total = R_vidro + R_madeira
R_total = 0,125 °C/W + 0,5 °C/W
R_total = 0,625 °C/W
A diferença de temperatura entre os blocos é dada pela diferença de temperatura entre as extremidades dos blocos, que é de 200 °C - 0 °C = 200 °C.
Portanto, a corrente térmica é:
I = (ΔT) / R_total
I = 200 °C / 0,625 °C/W
I = 320 W
c) A temperatura na interface:
Podemos utilizar a equação:
ΔT = I * R_bloco
Onde:
ΔT é a diferença de temperatura entre as extremidades do bloco em °C;
I é a corrente térmica em W;
R_bloco é a resistência térmica do bloco em °C/W.
Para o vidro, temos:
ΔT_vidro = I * R_vidro
ΔT_vidro = 320 W * 0,125 °C/W
ΔT_vidro = 40 °C
Para a madeira, temos:
ΔT_madeira = I * R_madeira
ΔT_madeira = 320 W * 0,5 °C/W
ΔT_madeira = 160 °C
A temperatura na interface entre os blocos é a mesma para ambos os materiais, e pode ser calculada como a média aritmética das diferenças de temperatura:
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Para calcular a resistência térmica de cada bloco, podemos utilizar a equação:
R = L / (k * A)
Onde:
R é a resistência térmica do bloco em °C/W;
L é a espessura do bloco em metros;
k é a condutividade térmica do material em W/(m·K);
A é a área de seção transversal do bloco em metros quadrados.
a) A resistência térmica de cada bloco:
Para o vidro, temos:
R_vidro = 0,01 m / (0,80 W/(m·K) * (0,1 m)²)
R_vidro = 0,125 °C/W
Para a madeira, temos:
R_madeira = 0,01 m / (0,20 W/(m·K) * (0,1 m)²)
R_madeira = 0,5 °C/W
b) A corrente térmica:
A corrente térmica é dada pela equação:
I = (ΔT) / R_total
Onde:
I é a corrente térmica em W;
ΔT é a diferença de temperatura entre os blocos em °C;
R_total é a resistência térmica total do sistema em °C/W.
Como os blocos estão em série, a resistência térmica total do sistema é a soma das resistências térmicas dos blocos:
R_total = R_vidro + R_madeira
R_total = 0,125 °C/W + 0,5 °C/W
R_total = 0,625 °C/W
A diferença de temperatura entre os blocos é dada pela diferença de temperatura entre as extremidades dos blocos, que é de 200 °C - 0 °C = 200 °C.
Portanto, a corrente térmica é:
I = (ΔT) / R_total
I = 200 °C / 0,625 °C/W
I = 320 W
c) A temperatura na interface:
Podemos utilizar a equação:
ΔT = I * R_bloco
Onde:
ΔT é a diferença de temperatura entre as extremidades do bloco em °C;
I é a corrente térmica em W;
R_bloco é a resistência térmica do bloco em °C/W.
Para o vidro, temos:
ΔT_vidro = I * R_vidro
ΔT_vidro = 320 W * 0,125 °C/W
ΔT_vidro = 40 °C
Para a madeira, temos:
ΔT_madeira = I * R_madeira
ΔT_madeira = 320 W * 0,5 °C/W
ΔT_madeira = 160 °C
A temperatura na interface entre os blocos é a mesma para ambos os materiais, e pode ser calculada como a média aritmética das diferenças de temperatura:
ΔT_interface = (ΔT_vidro + ΔT_madeira) / 2
ΔT_interface = (40 °C + 160 °C) / 2
ΔT_interface = 100 °C
Assim, a temperatura na interface é de 100 °C.