Qual deve ser a espessura de isolamento para que uma parede de
transporte 20 W e mantenha uma diferença de temperatura de
? As superfícies interna e externa da parede estão em contato com ar cujo coeficiente de convecção é igual a
.
Escolha uma opção:
a.
75 mm
b.
Nenhuma das alternativas
c.
50 mm
d.
100 mm
e.
25 mm
Escolha uma opção:
a.
75 mm
b.
Nenhuma das alternativas
c.
50 mm
d.
100 mm
e.
25 mm
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem uma parede de 1 metro quadrado com uma condutividade térmica
. A ideia é descobrir qual a espessura do isolamento necessária para que essa parede transporte 20 watts de calor e mantenha uma diferença de temperatura de
. Além disso, as superfícies interna e externa da parede estão em contato com o ar, que tem um coeficiente de convecção
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução e convecção.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que o calor pode passar pela parede de duas maneiras principais: condução (através do material da parede) e convecção (nas superfícies interna e externa da parede). Para calcular a transferência total de calor, vamos considerar as resistências térmicas dessas duas formas.
A taxa de transferência de calor
está relacionada à diferença de temperatura
e à resistência térmica total
pela fórmula:
Passo 3
A resistência térmica total
é a soma das resistências térmicas de convecção na superfície interna (
), condução através da parede (
) e convecção na superfície externa (
):
Passo 4
Vamos calcular cada uma dessas resistências:
- Resistência de convecção interna:
- Resistência de condução através da parede:
- Resistência de convecção externa:
Passo 5
Agora, somamos todas as resistências para obter a resistência total:
Passo 6
Sabemos que a taxa de transferência de calor
e a diferença de temperatura
. Usando a relação:
substituímos os valores:
Passo 7
Vamos resolver para
:
Resposta
A espessura do isolamento deve ser de 25 mm.
Exercícios relacionados
Um mol de um gás ideal se expande isotérmica e irreversivelmente contra a pressão atmosférica. Sendo
o volume inicial,
o volume final, e
a temperatura do gás, calcule a variação de entropia do sistema, do exterior e do universo.
Ache a expressão da variação de entropia ao longo de uma isobárica entre as temperaturas
e
de um corpo cuja capacidade térmica a pressão constante varia de acordo com
.
1-Você deve trocar o isolamento térmico da parede externa de um dormitório, de modo a garantir uma diferença de temperatura de, no mínimo,
entre o meio externo (mais quente) e o meio interno (mais frio) e têm três opções possíveis:
- Possibilidade 1: Isolar com uma placa de 20 mm usando um material com
; - Possibilidade 2: Isolar com uma placa de 15 mm usando um material com
; - Possibilidade 3: Isolar com duas placas (placas compostas) sendo a placa externa de 5 mm usando o mesmo material da possibilidade 1 e a outra placa (a placa interna) também com 5 mm mas com o material da possibilidade 2 .
Você pode ainda introduzir um ventilador do lado interno, aumentando o valor dede 2 para .K. Qual a alternativa que causa o menor fluxo de calor através da parede? A área da parede é igual a e .
Escolha uma opção:
a.
Possibilidade 3 sem ventilador
b.
Possibilidade 1 sem ventilador
c.
Possibilidade 2 sem ventilador
d.
Possibilidade 1 com ventilador
e.
Possibilidade 2 com ventilador
f.
Possibilidade 3 com ventilador
Você deverá estudar a fonte de ruído de um propulsor de um navio que possui velocidade de rotação de 200 rpm e, para isto, usará um modelo de escala 9 vezes menor do que o real.
Sabendo que os números adimensionais importantes do problema são Reynolds, Re, e Froude, Fr , quais os valores: (a) da velocidade de rotação do propulsor do modelo, , e (b) da razão entre a viscosidade cinemática do fluido utilizado no modelo,
, e a viscosidade cinemática da água,
(ou seja, do problema real)?
Obs: faça em que
é um comprimento característico,
a velocidade de rotação e
a velocidade característica para Re e Fr.
Escolha uma opção:
a.
e
b.
e
C.
e
d.
e
e.
e
Sabendo que os números adimensionais importantes do problema são Reynolds, Re, e Froude, Fr , quais os valores: (a) da velocidade de rotação do propulsor do modelo,
Obs: faça
Escolha uma opção:
a.
b.
C.
d.
e.