Uma barra de metal com extremidades a 100°C (água em ebulição) e 0°C (gelo fundente) e com uma camada isolante externa apresenta um fluxo de calor constante já no regime estacionário. Sendo o comprimento da barra de 100 cm e sua área transversal de 10 cm², determine:
a) o fluxo de calor ao longo da barra.
b) a temperatura da barra em uma seção transversal a 20 cm da seção quente.
Considere C = 0,6 cal/cm.s.°C.
Confira nossa lista de Exercícios de Transferência de Calor
Solução:
a) O fluxo pode ser calculado pela Equação de Gauss.
$$\Phi = \frac{C\cdot S\cdot \Delta \theta}{L} \longrightarrow \Phi = \frac{0,6\cdot 10\cdot (100 – 0)}{100} \longrightarrow \Phi = 6\, cal/s$$
b) Nesse caso temos o fluxo, calculado no item a). O comprimento da barra será 20 cm e a temperatura maior será 100°C. Iremos descobrir a temperatura menor.
$$\Phi = \frac{C\cdot S\cdot \Delta \theta}{L} \longrightarrow 6 = \frac{0,6\cdot 10\cdot (100 – \theta)}{20} \longrightarrow \theta = 80^{\circ} C$$
