14- Uma parede de sala está em contato com o meio externo e promove troca de calor para o meio interno. A parede tem largura de de altura. A constituição das paredes são de tinta ( ), de reboco ( ), de tijolo ( ), e novamente reboco e tinta. Em um dia quente o ar externo pode chegar a , com vento de passando pela largura da sala, e para o conforto da família o ambiente interno deverá estar a , com uma brisa de ). Considerando que a janela foi construída com vidro duplo e com isso desprezando a troca de calor por ela, determine:
a) Qual a troca de calor que ocorre pela parede na sala;
b) Considerando que deseja-se minimizar essa troca, em , será instalado um isolado uma manta de vidro ( ) entre os tijolos e reboco internos, qual será a espessura de manta necessária.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão trata de transferência de calor por condução através de uma parede composta por várias camadas com diferentes espessuras e condutividades térmicas. Precisamos calcular:
a) A quantidade de calor que passa pela parede da sala.
b) A espessura da manta de vidro necessária para reduzir essa troca de calor em 80%.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de resistência térmica e a equação de condução de calor.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a estrutura da parede. Ela é composta por, na ordem:
  1. Tinta: 2 mm de espessura, condutividade térmica .
  2. Reboco: 5 mm de espessura, condutividade térmica .
  3. Tijolo: 15 cm (0,15 m) de espessura, condutividade térmica .
  4. Reboco: 5 mm de espessura, condutividade térmica .
  5. Tinta: 2 mm de espessura, condutividade térmica .
A parede tem largura de 4 m e altura de 3 m.

Passo 3

Para calcular a troca de calor por condução, usamos a Lei de Fourier:
Onde:
  • é a taxa de transferência de calor (W).
  • é a diferença de temperatura entre os dois lados da parede (°C).
  • é a área da parede (m²).
  • é a resistência térmica total da parede (m²K/W).

Passo 4

A resistência térmica de cada camada é dada por:
Onde:
  • é a espessura da camada (m).
  • é a condutividade térmica da camada (W/mK).
Vamos calcular para cada camada.

Passo 5

Calculando as resistências térmicas:
  1. Tinta externa: ²
  2. Reboco: ²
  3. Tijolo: ²
  4. Reboco interno: ²
  5. Tinta interna: ²

Passo 6

Agora, somamos todas as resistências térmicas para encontrar :
²

Passo 7

Vamos calcular a área da parede:
²

Passo 8

Agora, a diferença de temperatura é:

Passo 9

Aplicando os valores na fórmula da Lei de Fourier:
²²

Resposta

a) A troca de calor que ocorre pela parede na sala é aproximadamente 1200 W.

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(a) Em qual direção você deve aplicar um campo elétrico para gerar este estágio de seleção? (Faça um desenho.)
(b) Se a parte aceleradora, embora defeituosa, fornece uma tensão quadrática média (rms) de 5 kV , qual deve ser a intensidade do campo elétrico no estágio seletor para © O magnésio tem três isótopos estáveis: e . Nestas condições do item anterior, se a resolução espacial dos detetores internos permite distinguir partículas separadas por no mínimo 3 cm (depois de completada a semivolta), você será capaz de fazer a avaliação desejada? (Considere )