No projeto de isolamentos térmicos para processos industriais, a compreensão do transporte de calor através de superfícies sólidas é fundamental para garantir a eficiência energética do sistema. Considere o caso de uma parede plana de um forno industrial, com 10 cm de espessura, fabricada com um material cuja condutividade térmica é de 0,5 W/m·K. Durante a operação em regime estacionário, as temperaturas nas faces interna e externa da parede são mantidas em 120 °C e 40 °C, respectivamente. Com base nas leis que regem a transferência de calor, determine o fluxo de calor por condução através desta parede:

Alternativa D - 400 W/m²

Este problema envolve o cálculo do fluxo de calor por condução térmica através de uma parede plana em regime estacionário. Para resolver, utilizamos a Lei de Fourier, que relaciona o fluxo de calor com a condutividade térmica do material e a diferença de temperatura aplicada.

## Desenvolvimento

1. Identificação da Fórmula
A taxa de transferência de calor por unidade de área (fluxo de calor, representado por q'') é dada pela equação:

Onde:

• k: Condutividade térmica do material.
• \Delta T: Diferença de temperatura entre as faces (T_{quente} - T_{fria}).
• L: Espessura da parede.

2. Conversão de Unidades
É fundamental padronizar as unidades no Sistema Internacional antes de calcular:

• Condutividade (k): $0,5 \text{ W/m}\cdot\text{K}$ (já está correta).
• Espessura (L): O dado está em centímetros, deve ser convertido para metros.
  L = 10 \text{ cm} = 0,10 \text{ m}
• Diferença de Temperatura (\Delta T): Como a escala Celsius e Kelvin possuem o mesmo intervalo, basta subtrair os valores.
  \Delta T = 120^\circ\text{C} - 40^\circ\text{C} = 80 \text{ K} \text{ (ou } ^\circ\text{C)}

3. Aplicação dos Valores
Substituindo os dados na fórmula de Fourier:

Realizando a multiplicação primeiro:
0,5 \cdot 80 = 40

Dividindo pela espessura:
q'' = \frac{40}{0,10} = 400 \text{ W/m}^2

## Conclusão

O cálculo resulta exatamente em 400 W/m². Portanto, a alternativa correta é a letra D.