Banco de questões: Calorimetria: Fluxo de Calor

Uma placa metálica de 2 m de lado e 5 cm de espessura é mantida a uma temperatura constante de 100°C. Em um experimento de laboratório, a placa é submetida a um teste de condução de calor, onde uma extremidade da placa é mantida em contato com uma fonte de calor constante, enquanto a outra extremidade é mantida a 0°C, isolada termicamente. A condutividade térmica do material da placa é de 200 W/(m*K). Considerando que o fluxo de calor (q) é proporcional à área de seção reta da placa (A) e ao gradiente de temperatura (dT/dx), onde dT é a variação de temperatura e dx é a variação na coordenada x, e que o calor específico do material é constante e igual a 480 J/(kg*K), responda: 1) Qual é o fluxo de calor através da placa? 2) Considerando que a energia térmica é conservada, determine a taxa de variação da temperatura em relação à distância na coordenada x para um ponto qualquer na placa.

Um bloco de metal de 1,5 kg e a uma temperatura de 200°C é colocado em contato com um grande reservatório térmico a 0°C. O bloco de metal é feito de um material com condutividade térmica k = 200 W/(m·K) e calor específico c = 900 J/(kg·K). Supondo que não há perda de calor para o ambiente, determine: 1) A quantidade total de calor que o bloco de metal transfere para o reservatório térmico. 2) O tempo necessário para que o bloco de metal atinja a temperatura do reservatório térmico. Considere que o calor específico do material do reservatório é aproximadamente o mesmo que o do bloco de metal e desconsidere a capacidade térmica do reservatório.

Um engenheiro está projetando uma parede isolante para reduzir a transferência de calor entre o interior e o exterior de um edifício. A parede possui uma área de 10 m², uma espessura de 0,25 metros e uma condutividade térmica de 0,5 W/(m·K). Se a diferença de temperatura entre os dois lados da parede é de 15°C, qual é o fluxo de calor que passa pela parede por segundo?