Como converter condutividade térmica para taxa de fluxo de calor

Escrito por brad painting | Traduzido por franciele gobi
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Como converter condutividade térmica para taxa de fluxo de calor
Materiais de construção idealmente possuem baixa condutividade térmica (drywall, sheetrock image by Greg Pickens from Fotolia.com)

A condutividade térmica de um material é uma propriedade testada que descreve quanto calor irá fluir através dele. A condutividade térmica de um material pode variar com a temperatura, mas, para muitas aplicações, pode-se assumir um valor aproximadamente constante. Arquitetos utilizam a condutividade térmica de materiais de construção para medir os requerimentos de aquecimento de construções. Engenheiros de projeto podem usar essa propriedade para vários propósitos, como o projeto de um sistema de resfriamento de computador.

Nível de dificuldade:
Moderado

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Instruções

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    Entenda como a constante de condutividade térmica relaciona-se com fluxo de calor. Uma das fórmulas mais comuns para condução de calor é Q/t = k*A(Th-Tc)/d, que descreve o fluxo de calor através de um objeto sólido devido a uma diferença de temperatura constante. Nessa fórmula, Q/t é a taxa de fluxo de calor, k é a constante de condutividade térmica, Th e Tc são as temperaturas quente e fria em cada lado do material, d é a espessura, e A é a área perpendicular à direção do fluxo de calor.

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    Descubra a condutividade térmica de seu material. Essa propriedade será escrita em Watts/metro-Kelvin ou Btu/(pé-hora-graus Farenheit). Caso encontre a primeira opção, utilize apenas unidades do SI (Sistema Internacional) em seus cálculos. Caso seja a segunda opção, utilize unidades imperiais.

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    Resolva a equação da condução para a taxa de fluxo de calor. A expressão para a taxa de fluxo de calor (Q/t) já está isolada no lado esquerdo. É preciso apenas simplificar o lado direito substituindo as propriedades conhecidas para todas as variáveis. As unidades para taxa de fluxo de calor são Watts ou Btu/hora, dependendo do sistema utilizado.

Dicas & Advertências

  • Frequentemente, para grandes superfícies, como paredes de edificios, é mais complicado utilizar toda a superfície no cálculo do fluxo de calor. Nesses casos, é possível encontrar o fluxo de calor por unidade de área. Simplesmente divida ambos os lados da equação da condução térmica por A (área) para obter Q/(A*t) = k(Th-Tc)/d.
  • Sempre atente para qual direção o calor flui. O calor sempre flui de regiões de alta temperatura para regiões de baixa temperatura. O ganho de calor está sempre no lado frio do material; a perda de calor está sempre no lado quente.

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