A parede de um certo edifício é composta de 15 cm de concreto
de lã de vidro
e 1 cm de gesso
. Os coeficientes de convecção interno e externo são 11 e
. A temperatura do ar externo é
e a temperatura interna é
. Calcule o coeficiente global de transferência de calor para a parede e o calor transferido por unidade de área.
Passo 1
Vamos lá, amigo! A questão fala sobre uma parede composta por diferentes materiais e quer saber como calcular o coeficiente global de transferência de calor e a quantidade de calor que passa por unidade de área dessa parede. Vamos precisar entender sobre condução e convecção térmica para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é resistência térmica. Pense nela como uma barreira que o calor encontra para passar por um material. Para cada camada da parede e para as superfícies interna e externa, temos uma resistência térmica que vamos somar todas para achar a resistência total.
Passo 3
Vamos converter as espessuras dos materiais de centímetros para metros:
- Concreto: 15 cm = 0,15 m
- Lã de vidro: 5 cm = 0,05 m
- Gesso: 1 cm = 0,01 m
Passo 4
Agora, calculamos a resistência térmica para cada camada de condução usando a fórmula:
onde
é a espessura e
é a condutividade térmica.
Para o concreto:
Para a lã de vidro:
Para o gesso:
Passo 5
Também precisamos considerar as resistências térmicas de convecção na superfície interna e externa. A fórmula para resistência de convecção é:
onde
é o coeficiente de convecção.
Para a superfície interna:
Para a superfície externa:
Passo 6
Agora, somamos todas essas resistências para encontrar a resistência total:
Passo 7
O coeficiente global de transferência de calor (
) é o inverso da resistência total:
Passo 8
Agora, para calcular o calor transferido por unidade de área (
), usamos a fórmula:
onde
é a diferença de temperatura entre o interno e o externo.
Calculando a diferença de temperatura:
Então:
Resposta
O coeficiente global de transferência de calor é aproximadamente
e o calor transferido por unidade de área é cerca de
.