Um cilindro metálico, de comprimento L e de seção reta circ...

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Q1090883 Física
Um cilindro metálico, de comprimento L e de seção reta circular de raio R, está submetido em suas extremidades circulares a temperaturas T e T + ΔT. A superfície lateral do cilindro está isolada termicamente. O cilindro, então, conduz calor de modo que o fluxo entra pela superfície a temperatura T + ΔT e sai pela superfície a temperatura T, a uma distância L da primeira. A condutividade térmica do material que constitui o cilindro é k. Um outro cilindro é construído com um material diferente, de modo que sua condutividade térmica é k’, seu raio é R’= 2R, e seu comprimento é L’ = 2L, mas esse outro cilindro conduz exatamente a mesma quantidade de calor por unidade de tempo que o primeiro cilindro, quando submetido à mesma diferença de temperatura ΔT. Nessas condições, o valor da razão k’/k é
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HAHA questão maldosa, não adianta tentar resolver como um cilindro, pra resolve-lá, devemos planificar o cilindro maciço.

Q1 = DeltaT/ (L/KA)

Q1 = DeltaT/ (R/K1*R*L)

Q2 = DeltaT/ (2R/K2*2R*2L)

Só substituir e fazer o malabarismo algebriano.

Q2=Q1

K2/K1 = 1/2

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LETRA A

Resolvi considerando cilindro mesmo.

Aplica Lei de Fourier: Q/DeltaT = k*A*DeltaT/L

De acordo com enunciado, Q/DeltaT é o mesmo para os 2 cilindros, dessa forma fica:

k*A1*DeltaT/L1 = k'*A2*DeltaT/L2, onde:

L1 = L

L2 = 2L

A1=pi*R^2

A2=pi*(2R)^2

Substituindo os valores, chega-se a k'/k=1/2

Letra A

Aplica lei de Fourier "Q=(k⋅A⋅ΔT⋅Δt)/L

Q → quantidade de calor, medida em Joule [J]

k → condutividade térmica, medida em [W/m⋅K]

A → área da secção transversal, medida em [m2]

∆T → variação de temperatura entre as regiões separadas pela parede, medida em Kelvin [K]

∆t → variação do tempo de transmissão, medida em segundos [s]

l → espessura da parede ou extenssão atravessada, medida em metros [m]

Área da sessão transversal do cilindro A = 2pi x raio x raio

Quantidade de calor cedido (cilindro1)= Quantidade de calor recebido (cilindro2)

k*A1*ΔT⋅/L1 = k'*A2*ΔT⋅/L2

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