Um forno industrial foi construído com tijolos refratários de 20 cm de espessura e condutividade térmica igual a 2,0 W/(m.K). Sabendo-se que a diferença de temperatura entre as paredes interna e externa do forno é de 300K, a taxa de calor perdida por unidade de área de parede do forno será de
- A)1200 W/m2 .
Errada, porque 1200 W/m² subestima o fluxo de calor calculado pela Lei de Fourier com os dados dados.
- B)1500 W/m2 .
Errada, porque 1500 W/m² ainda não corresponde a k·ΔT/L para 20 cm de espessura.
- C)2000 W/m2 .
Errada, porque 2000 W/m² seria o resultado de uma conta diferente, não da substituição correta dos valores.
- D)2500 W/m2 .
Errada, porque 2500 W/m² fica abaixo do valor obtido ao dividir 600 por 0,20 m.
- E)3000 W/m2 .
Certa, porque q = 2,0 × 300 / 0,20 = 3000 W/m².
Gabarito: E
Aqui a ideia é condução de calor através de uma parede plana. Quando o forno está quente por dentro e mais frio por fora, o calor atravessa os tijolos como se fosse uma “corrida” em linha reta: quanto maior a diferença de temperatura, maior o fluxo de calor. A fórmula é simples: q = k·ΔT/L, em que q é a taxa de calor por unidade de área, k é a condutividade térmica, ΔT é a diferença de temperatura e L é a espessura da parede. Substituindo os dados do enunciado: k = 2,0 W/(m·K), ΔT = 300 K e L = 0,20 m. Então, q = 2,0 × 300 / 0,20. Fazendo a conta sem drama: 2,0 × 300 = 600, e 600 / 0,20 = 3000. Logo, a perda de calor por unidade de área da parede é de 3000 W/m². É exatamente o tipo de questão em que a banca testa se você lembra que espessura entra no denominador: parede mais fina, perda maior; parede mais grossa, perda menor. Esse resultado vem diretamente da Lei de Fourier da condução térmica, que é o fundamento clássico desse tipo de problema em Termodinâmica e Transferência de Calor.