Questão de Engenharia Mecânica · FGV PCAM 2021 (nº 76)

A condução de calor é a forma como o calor se move através de um material sólido, de uma região mais quente para uma mais fria, sem que o material se desloque. A taxa de calor transferida por condução é maior quanto maior a diferença de temperatura, maior a condutividade térmica (capacidade do material de conduzir calor) e maior a área de contato, e menor quanto maior a espessura do material. Para uma parede plana, a taxa de calor por unidade de área ($q''$) é calculada pela Lei de Fourier: $q'' = k \cdot \frac{\Delta T}{L}$, onde $k$ é a condutividade térmica, $\Delta T$ é a diferença de temperatura e $L$ é a espessura.

• A) Incorreta: O valor não corresponde à aplicação correta da Lei de Fourier com os dados fornecidos.
• B) Incorreta: Este valor seria obtido se a condutividade térmica ($k$) fosse desconsiderada no cálculo ($300 \text{ K} / 0.20 \text{ m} = 1500 \text{ K/m}$), o que é um erro comum de iniciantes. A armadilha da banca aqui é testar se o aluno se lembra de incluir todos os termos da fórmula.
• C) Incorreta: O valor não corresponde à aplicação correta da Lei de Fourier com os dados fornecidos.
• D) Incorreta: O valor não corresponde à aplicação correta da Lei de Fourier com os dados fornecidos.
• (E) Correta: Aplicando a Lei de Fourier, temos $q'' = k \cdot \frac{\Delta T}{L}$. Com $k = 2.0 \text{ W/(m.K)}$, $\Delta T = 300 \text{ K}$ e $L = 20 \text{ cm} = 0.20 \text{ m}$, o cálculo é $q'' = 2.0 \text{ W/(m.K)} \cdot \frac{300 \text{ K}}{0.20 \text{ m}} = 2.0 \cdot 1500 \text{ W/m}^2 = 3000 \text{ W/m}^2$.