1o Passo) Analisar a parede sem isolante
Q = ΔT / ∑R
ΔT = 353-303 = 50 K
∑R = R convectiva = 1/hA = 1/10 = 0,1 W/(m2.K)
Q = ΔT / ∑R = 50/0,1 = 500 W/m2
2o Passo) Analisar a parede com isolante
Como o fluxo é o mesmo, ou seja,Q com isolante = Q sem isolante, só que a questão citou algo de suma importância " instalar um isolante na face externa do forno, de forma que a energia perdida para o meio exterior seja 90% menor do que aquela na condição original" Com isso, apos colocar o isolante, o fluxo será 0,1*500, ou seja, 50 W/m2.
Temos também um novo ΔT, afinal com o isolante a parede ficou com temperatura de 333 K, sendo assim:
ΔT = 333-303 = 30 K
∑R = Rcondutiva+R convectiva = L/KA + 1/hA = L/0,04 +1/10
Q = ΔT / ∑R
50 = 30 / (L/0,04 +1/10)
L = 0,02 m
LETRA E
Na primeira parte do enunciado, está caracterizado a tranferência de calor por convecção, já que menciona a temperatura do ar externo.
Então, a taxa de transferência de calor por convecção:
q = h x A x (Ts1-Ta) = 10 x 1 x (80-30) = 500
Na segunda parte, a transferência de calor pelo isolante é a condução.
Então: q = k x A (Ts2-Ta) / L
O objetivo é reduzir a perda de energia para o meio exterior em 90% do que aquela na condição original que era 500. Então, 500 (1-0,9) = 50.
Voltando a equação de transferência de calor por condução.
q = k x A (Ts2-Ta) / L ==> 50 = 0,040 x 1 x (60-30) / L ==> L = 0,024
Observe que por algum motivo não explicado (provalvelmente para confundir mesmo) a temperatura da face externa mudou de 80° para 60° por isso usei Ts1 e Ts2. A é a área da superfície que como não foi mencionada foi tratada como unitária (procedimento comum)
Utilizei as temperatura em °C para efeito didático, mas o correto seria usar K, entretanto, neste caso não há mudança de resultado.