Em uma casa a temperatura na superfície de uma janela é de
. A temperatura fora de casa na superfície da janela é de
. Perde-se calor através da janela por condução, e a perda de calor por segundo possui um certo valor. A temperatura do lado de fora começa a cair, enquanto as condições dentro da casa permanecem as mesmas. Como resultado, a perda de calor por segundo aumenta. Qual a temperatura na superfície da janela no lado de fora quando se dobra o calor perdido por segundo?
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos uma janela onde do lado de dentro está a
e do lado de fora
. O calor está saindo da casa através da janela por condução e queremos saber qual será a nova temperatura do lado de fora quando a perda de calor por segundo dobrar. Para resolver isso, vamos precisar entender a lei da condução de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a lei da condução de calor. A quantidade de calor perdida por condução é dada pela fórmula:
Onde:
-
é a quantidade de calor perdida por segundo. -
é a condutividade térmica do material da janela. -
é a área da janela. -
é a diferença de temperatura entre os dois lados da janela. -
é a espessura da janela.
Passo 3
No nosso caso, assumimos que a área
, a espessura
e a condutividade térmica
da janela permanecem constantes. Isso significa que a quantidade de calor perdida
é diretamente proporcional à diferença de temperatura
:
Passo 4
Inicialmente, a diferença de temperatura é:
A perda de calor inicial é
.
Passo 5
Queremos que a perda de calor dobre, ou seja,
. Como
, a nova diferença de temperatura será:
Passo 6
Sabendo que a temperatura interna permanece em
, podemos encontrar a nova temperatura externa
:
Passo 7
Resolvendo para
:
Resposta
A nova temperatura na superfície externa da janela será de
.
Exercícios relacionados
Duas hastes, uma de alumínio e outra de cobre, estão unidas pelas extremidades. A área da seção transversal de cada uma é de
e o comprimento de cada uma é de
. A extremidade livre da haste de alumínio é mantida a
, enquanto a extremidade livre da haste de cobre é mantida a
. A perda de calor através da superfície lateral das hastes pode ser desprezada. Qual a temperatura na haste de alumínio a uma distância de 0,015 m da extremidade
mais
quente?
mais
quente?
Um ciclo padrão a ar Otto possui uma relação de compressão
. No início da compressão a temperatura é de
e a pressão de
. O calor é fornecido ao ciclo a razão de
. Represente o ciclo nos diagramas Pxv e Txs e determine:
a) A Eficiência Térmica do ciclo
b) O trabalho do ciclo por unidade de massa
c) A temperatura e a pressão no final de cada processo
Dados:
a) A Eficiência Térmica do ciclo
b) O trabalho do ciclo por unidade de massa
c) A temperatura e a pressão no final de cada processo
Dados:
O compressor de um ciclo padrão a ar Brayton admite ar a uma pressão de
, temperatura de
e vazão volumétrica de
. A relação de pressão é de 10 e a temperatura na entrada da turbina é de
. Determinar:
a) A eficiência térmica do ciclo;
b) A potência necessária para acionamento do compressor;
c) A potência desenvolvida pela turbina;
d) A potência líquida do ciclo.
Dados:
a) A eficiência térmica do ciclo;
b) A potência necessária para acionamento do compressor;
c) A potência desenvolvida pela turbina;
d) A potência líquida do ciclo.
Dados:
Leite integral a
, massa específica de
e viscosidade de
está escoando a uma vazão de
em uma tubulação de
de diâmetro.
a) Calcule o número de Reynolds. O escoamento é laminar ou turbulento? R: turbulento
b) Calcule a vazão em para um número de Reynolds de 2100 e a velocidade em
.
e
a) Calcule o número de Reynolds. O escoamento é laminar ou turbulento? R:
b) Calcule a vazão em