As janelas de vidro de um automóvel têm espessura t
e a área superficial total é de
. A temperatura externa é de
, enquanto o compartimento dos passageiros é mantido a
. O coeficiente convectivo na superfície externa dos vidros é igual a
. Controlando o escoamento do ar no compartimento dos passageiros, o coeficiente convectivo interno pode ser reduzido para
, sem sacrificar o conforto dos passageiros. Determine o ganho de calor pelas janelas no caso do coeficiente convectivo interno reduzido.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos que calcular o ganho de calor pelas janelas de um carro quando o coeficiente convectivo interno é reduzido. A matéria que vamos usar aqui é de transferência de calor, especificamente os modos de condução e convecção. Para resolver, vamos precisar entender como calcular as resistências térmicas e usar a fórmula do fluxo de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os tipos de resistências térmicas envolvidas no problema:
- Resistência convectiva externa (Rₑ): relacionada com o calor trocado pela superfície externa das janelas.
- Resistência condutiva através do vidro (R_cond): relacionada com o calor que passa diretamente pelo vidro das janelas.
- Resistência convectiva interna (Rᵢ): relacionada com o calor trocado pela superfície interna das janelas.
Passo 3
Agora, vamos calcular cada uma dessas resistências térmicas.
-
Resistência convectiva externa (Rₑ):Onde:
-
-
Resistência condutiva através do vidro (R_cond):Onde:
-
(4 mm convertidos para metros) -
(coeficiente de condução do vidro) -
-
-
Resistência convectiva interna (Rᵢ):Onde:
-
Passo 4
Vamos calcular cada resistência:
-
Rₑ:
-
R_cond:
-
Rᵢ:
Passo 5
Agora, somamos todas as resistências para obter a resistência total (R_total):
Em seguida, usamos a diferença de temperatura entre o exterior e o interior para calcular o ganho de calor (Q):
Resposta
O ganho de calor pelas janelas, com o coeficiente convectivo interno reduzido, é aproximadamente 192,5 Watts.
Exercícios relacionados
Em determinada bacia de drenagem, a vazão específica no exutório é de 15
. Após a construção de um lago, inundando metade da área da bacia, houve um decréscimo de
no valor desta vazão. Considerando um total anual precipitado de 1500 mm , calcule a altura de água evaporada da superfície do lago.
A vazão específica média de longo período de uma bacia hidrográfica era, antes da implantação de um reservatório,
. Depois da implantação do reservatório, passou a ser de
. Sabendo-se que a precipitação média anual é de 1500 mm e que a evaporação calculada pela fórmula de Penman vale, em média, 1000 mm por ano, calcular a porcentagem da área da bacia que foi inundada pelo reservatório.
Determinar a perda de carga distribuída em um escoamento de água (
Pa.s e
) com vazão
num duto, com parede de ferro fundido, de seção circular com diâmetro
e comprimento
. (Resposta: lw = 25,2 m)
Um reservatório esférico de polipropileno (
) de 8 m de diâmetro interno e 15 cm de espessura é usado para armazenar água com gelo a
. O reservatório está situado em uma sala cuja temperatura é
. Os coeficientes de transferência de calor por convecção nas superfícies interna e externa do tanque são
e
, respectivamente. (Desconsidere os efeitos da transferência de calor por radiação) Desenhe o circuito térmico que representa a situação de transferência de calor descrita no problema indicando todas as resistências, temperaturas e taxas de transferência de calor (Deixe na forma simbólica).