A unidade \u03A6 no SI é J/s = W (watt), sendo também comum o uso de cal/s. No entanto, o fluxo de calor depende de quatro variáveis: a área da barra (A), seu comprimento (e), a diferença de temperatura (\u2206T) entre os meios e (k), e a condutividade térmica do material da barra (k). Nesse caso, o fluxo de calor pode ser calculado pela equação que expressa a lei de Fourier.
\u03A6 = k * \frac{A * |\u2206T|}{e}
Exercícios resolvidos
1 Um aquecedor é capaz de fornecer 240 kJ durante 10 minutos de funcionamento. Determine o fluxo de calor desse aquecedor.
Inicialmente, devemos transformar a unidade do tempo para segundos.
\Delta t = 10 * 60 = 600 s
A quantidade de energia deverá ser expressa apenas na unidade joule (J), então:
Q = 240 000 J
Agora, aplicamos a equação do fluxo de calor: \u03A6 = \frac{Q}{\Delta t}
Substituindo os valores: \u03A6 = \frac{240 000}{600} => \u03A6 = 400 J/s
2 Um bloco de alumínio retangular, com dimensões 5 cm x 4 cm e espessura de 2 cm, é aquecido a partir de 20 °C, até que atinja uma temperatura de 70 °C. Calcule o fluxo de calor recebido pelo bloco, em cal/s, dada a condutibilidade térmica do alumínio igual a 4,9 · 10^{-1} cal/cm · s · °C.
Vamos calcular a área A = 5 * 4 = 20 cm²
Agora, podemos aplicar a Lei de Fourier para calcular o fluxo de calor: \u03A6 = k * \frac{A * |\u2206T|}{e}
Substituindo os valores: \u03A6 = 4,9 · 10^{-1} * \frac{20 * |70 - 20|}{2} = 245 cal/s
