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:
²
Para a lã de vidro:
ã²
Para o gesso:
²

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:
²
Para a superfície externa:
²

Passo 6

Agora, somamos todas essas resistências para encontrar a resistência total:
ã
²

Passo 7

O coeficiente global de transferência de calor ( ) é o inverso da resistência total:
²

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:
²

Resposta

O coeficiente global de transferência de calor é aproximadamente ² e o calor transferido por unidade de área é cerca de ².

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