Uma janela de 2 m^2 de área tem uma temperatura de 15^circ C na face interior e sobre a face externa sopra um vento de 2^circ C com um coeficiente de transferência de calor por convecção de h=125 W / m^2 K. Qual é a perda de calor?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre transferência de calor por convecção através de uma janela. A matéria envolvida aqui é Transferência de Calor por Convecção. Para resolver, vamos precisar usar a fórmula que relaciona o coeficiente de transferência de calor, a área, e a diferença de temperatura.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
  • Área da janela (A): 2 m²
  • Temperatura interna (T_interna): 15°C
  • Temperatura externa (T_externa): 2°C
  • Coeficiente de transferência de calor por convecção (h): 125 W/(m²·K)

Passo 3

Agora, vamos entender a diferença de temperatura (ΔT) entre o interior e o exterior da janela. Essa diferença é importante porque indica quão grande é a “força motriz” para a transferência de calor.
De
Substituindo os valores:
De

Passo 4

Vamos usar a fórmula da transferência de calor por convecção:
Q = h times A times De
Onde:
  • é a perda de calor (em Watts, W)
  • é o coeficiente de transferência de calor (125 W/(m²·K))
  • é a área da janela (2 m²)
  • é a diferença de temperatura (13°C)

Passo 5

Agora é só substituir os valores na fórmula:
Q = 125 , W/(m²·K) times 2 , m² times 13 , K ²²
(Note que usamos Kelvin para a temperatura, mas como é uma diferença de temperatura, 1°C = 1 K)

Passo 6

Realizando a multiplicação:
Q = 125 times 2 times 13 = 3250 , W

Resposta

A perda de calor através da janela é de 3250 Watts.

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