A quantidade de calor que flui por condução entre dois corpos durante certo intervalo de tempo é definida como fluxo de calor (Φ). A figura abaixo mostra a seção reta de uma parede feita de material isolante térmico. Repare que existe uma diferença de temperatura entre as regiões separadas pelo isolante, o que motiva o surgimento de um fluxo de calor da região de maior temperatura para a de menor.
→ Equação do Fluxo de Calor (Φ)
Imagine que você está dentro de uma sala completamente fechada onde existe um aparelho de ar-condicionado programado para refrigerar o ambiente à temperatura de 20 °C. Supondo que o meio externo à sala esteja a uma temperatura de 30°C e que as paredes da sala sejam revestidas de material isolante, podemos afirmar que existirá um fluxo de calor do lado externo para o lado interno da sala.
Prova-se experimentalmente que o fluxo de calor (Φ) é diretamente proporcional à área da parede (A), diretamente proporcional à variação de temperatura (Δt) e inversamente proporcional à espessura da parede (e), de modo que:
Φ = K.A.Δt
e
Nessa equação, o K representa a condutividade térmica do material que constitui as paredes. Essa grandeza diferencia os materiais de acordo com a sua capacidade de conduzir calor. Os condutores térmicos possuem valores de condutividade térmica maiores que os isolantes térmicos.
A tabela abaixo expressa a condutividade térmica de alguns materiais na unidade w/m.K
→ Exemplo:
Imagine uma parede de concreto de área 4 m2, que possua 5 cm de espessura e esteja submetida a uma diferença de temperatura de 27°C. Determine o fluxo de calor que atravessa essa parede.
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Primeiro é necessário transformar a espessura para metros: e = 5 cm = 5x10 – 2 m.
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A temperatura deve estar em kelvin, portanto: Δt = 27°C + 273 = 300 K.
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A partir da tabela, sabe-se que a condutividade térmica do concreto vale 0,8 w/m.k.
Substituindo os valores na equação do fluxo de calor, teremos:
Φ = K.A.Δt
e
Φ = 0,8 . 4 . 300
5x10 – 2
Φ = 19200 j/s
Aproveite para conferir a nossa videoaula relacionada ao assunto:
