8 - Considere uma janela de vidro de de altura e de largura com uma espessura de , condutividade térmica e emissividade de 0,9 . A sala e as paredes voltadas para a janela são mantidas a ) e a temperatura média da superfície externo é de . Determine a taxa de transferência de calor através da janela. (429,98 W)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre transferência de calor através de uma janela. A gente vai precisar usar conceitos de condução térmica e, possivelmente, de radiação. Vamos identificar os dados:
  • Altura da janela: 1,2 m
  • Largura da janela: 2 m
  • Espessura do vidro: 6 mm = 0,006 m
  • Condutividade térmica (k): 0,78 W/(m·°C)
  • Emissividade: 0,9
  • Temperatura interna: 25°C
  • Coeficiente de transferência de calor por convecção interna (h₁): 9 W/(m²·°C)
  • Temperatura externa média: -5°C
  • Coeficiente de transferência de calor por convecção externa (h₂): 134 W/(m²·°C)
Vamos calcular a taxa de transferência de calor através da janela considerando condução e convecção.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a área da janela:
²

Passo 3

Agora, vamos calcular a resistência térmica pela condução através do vidro. A fórmula para resistência térmica por condução é:
onde:
  • é a espessura do material,
  • é a condutividade térmica,
  • é a área.
Substituindo os valores:

Passo 4

Em seguida, vamos calcular as resistências térmicas por convecção interna e externa. A resistência térmica por convecção é dada por:
Para a convecção interna:
Para a convecção externa:

Passo 5

Agora, somamos todas as resistências térmicas em série:

Passo 6

A diferença de temperatura entre o interior e o exterior da janela é:

Passo 7

Finalmente, usando a Lei de Fourier para transferência de calor:
No entanto, o enunciado menciona uma emissividade, o que sugere que também devemos considerar a transferência de calor por radiação. A potência radiativa pode ser calculada pela fórmula:
onde:
  • é a emissividade,
  • é a constante de Stefan-Boltzmann ( ²),
  • está em Kelvin.
Convertendo as temperaturas para Kelvin:
Calculando :

Resposta

A taxa de transferência de calor através da janela é de aproximadamente 429,98 W.

Exercícios relacionados

Duas cargas e localizadas, respectivamente em e . Discuta o movimento de uma partícula colocada em . Faça uma representação gráfica em um plano cartesiano.
9 - Um cilindro unitário de aço inox ( ), com de diâmetro interno, de comprimento e de espessura, é utilizado para transportar produto químico à . Sabendo que o ar do compartimento, onde o cilindro é colocado, está a determine.
Dados: ç.
a) Qual será o fluxo de calor total nesse sistema;
b) Qual será a redução de transferência de calor caso de espessura de isolante ( ) seja introduzido no sistema.
16 - Uma esfera de produto químico ( ), com de diâmetro, foi introduzido dentro de uma sala para aromatizar. Considerando que uma corrente de ar, a , com velocidade de circula pela sala, e que o produto está a e que sua pressão de vapor de é de 2.400 Pa. Estime o tempo necessário para o carreamento de todo o produto químico. Dado: , . (obs. Utilize o diâmetro médio).
Utilizando uma planilha eletrônica/tabela de dados (Excel, Libreoffice ou usando alguma linguagem de programação que você domine), calcule e faça o gráfico do campo magnético de uma bobina de Helmholtz em função da distância do centro das bobinas ao longo do eixo comum entre elas, para . Em que intervalo de o campo magnético varia em menos de ?
Dica: tenha em conta que o campo resultante (tomando o centro da bobina como origem) é dado pela superposição de campos da bobina centrada em e da bobina centrada em .
Dica: tenha em conta que o campo resultante (tomando o centro da bobina como origem) é dado pela superposição de campos da bobina centrada em e da bobina centrada em .
Anexe tanto a tanto a planilha/tabela de resultados quanto o gráfico construídos na sua resposta.