Equipe Gabarite
EQUIPE
23/09/2026 • 12:02
Esta questão trata de transferência de calor por condução e convecção em regime estacionário, especificamente no contexto de uma porta de forno. O problema envolve o cálculo da espessura da porta, dado que a temperatura nos dois lados da porta e as propriedades do material e do convector externo são conhecidos.
Primeiro, devemos entender que o sistema pode ser modelado como uma resistência térmica em série: uma resistência por condução na porta e uma resistência por convecção do lado externo. Estamos interessados na espessura da porta, que está relacionada à resistência térmica por condução.
A temperatura interna é 300 °C e a temperatura do ar ambiente é 25 °C, com a superfície externa da porta em 50 °C. Não ocorrerá armazenamento de energia (regime permanente). Podemos colocar a equação das resistências térmicas em série:
(T_interna - T_externa)/R_condução = (T_externa - T_ambiente)/R_convecção
Sabemos que R_condução = L/(k*A) e R_convecção = 1/(h*A), sendo L a espessura da porta, k a condutividade térmica, h o coeficiente de convecção, e A a área da porta (que se cancela pois é comum).
Substituindo:
(300 - 50) / (L/k) = (50 - 25) / (1/h)
300 - 50 = 250, 50 - 25 = 25
Então:
250 / (L/k) = 25 / (1/h)
Dividindo resistências, invertendo:
250 * (k/L) = 25 * h
Isolando L:
250 * k / L = 25 * h
Multiplicando ambos os lados por L e dividindo por 25 * h:
L = (250 * k) / (25 * h)
Simplificando 250/25 = 10:
L = 10 * (k/h)
Substituindo k = 0,05 W/m.K e h = 25 W/m².K:
L = 10 * (0,05 / 25) = 10 * 0,002 = 0,02 metros
Portanto, a espessura da porta deve ser 0,02 metros para garantir a temperatura externa desejada.
A resposta correta é a alternativa c) 0,02.
Primeiro, devemos entender que o sistema pode ser modelado como uma resistência térmica em série: uma resistência por condução na porta e uma resistência por convecção do lado externo. Estamos interessados na espessura da porta, que está relacionada à resistência térmica por condução.
A temperatura interna é 300 °C e a temperatura do ar ambiente é 25 °C, com a superfície externa da porta em 50 °C. Não ocorrerá armazenamento de energia (regime permanente). Podemos colocar a equação das resistências térmicas em série:
(T_interna - T_externa)/R_condução = (T_externa - T_ambiente)/R_convecção
Sabemos que R_condução = L/(k*A) e R_convecção = 1/(h*A), sendo L a espessura da porta, k a condutividade térmica, h o coeficiente de convecção, e A a área da porta (que se cancela pois é comum).
Substituindo:
(300 - 50) / (L/k) = (50 - 25) / (1/h)
300 - 50 = 250, 50 - 25 = 25
Então:
250 / (L/k) = 25 / (1/h)
Dividindo resistências, invertendo:
250 * (k/L) = 25 * h
Isolando L:
250 * k / L = 25 * h
Multiplicando ambos os lados por L e dividindo por 25 * h:
L = (250 * k) / (25 * h)
Simplificando 250/25 = 10:
L = 10 * (k/h)
Substituindo k = 0,05 W/m.K e h = 25 W/m².K:
L = 10 * (0,05 / 25) = 10 * 0,002 = 0,02 metros
Portanto, a espessura da porta deve ser 0,02 metros para garantir a temperatura externa desejada.
A resposta correta é a alternativa c) 0,02.