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 de
de 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 pode ainda introduzir um ventilador do lado interno, aumentando o valor de
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
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre isolamento térmico de paredes! A questão nos dá três opções diferentes para isolar uma parede de um dormitório e quer saber qual delas vai deixar passar menos calor. A gente vai precisar usar conceitos de condução e convecção de calor, além de entender como calcular a resistência térmica. Vamos por partes!
Passo 2
Primeiro, vamos entender os componentes do problema. Temos uma parede com área de
e queremos garantir que a diferença de temperatura entre o exterior e o interior seja de pelo menos
. Para isso, vamos calcular o fluxo de calor para cada possibilidade de isolamento e ver qual delas é a mais eficiente.
Passo 3
Vamos lembrar que o fluxo de calor (
) através de uma parede isolada pode ser calculado usando a fórmula:
Onde:
-
é a diferença de temperatura ( ) -
é a resistência térmica total da parede
Para minimizar
, queremos maximizar
.
Passo 4
A resistência térmica total (
) é a soma das resistências térmicas de convecção e condução:
Onde:
Passo 5
Vamos calcular
para cada possibilidade sem o ventilador (
) e com o ventilador (
).
Possibilidade 1:
Possibilidade 2:
Possibilidade 3:
- Placa externa:
, - Placa interna:
,
Passo 6
Vamos calcular
para cada possibilidade sem o ventilador primeiro:
Possibilidade 1 sem ventilador:
Possibilidade 2 sem ventilador:
Possibilidade 3 sem ventilador:
Passo 7
Agora, vamos calcular
para cada possibilidade com o ventilador (
):
Possibilidade 1 com ventilador:
Possibilidade 2 com ventilador:
Possibilidade 3 com ventilador:
Passo 8
Agora que temos todas as resistências térmicas, vamos ver qual delas é a maior, pois isso vai nos dar o menor fluxo de calor.
Resistências térmicas:
- Possibilidade 1 sem ventilador:
- Possibilidade 2 sem ventilador:
- Possibilidade 3 sem ventilador:
- Possibilidade 1 com ventilador:
- Possibilidade 2 com ventilador:
- Possibilidade 3 com ventilador:
A maior resistência térmica sem ventilador é a Possibilidade 2 sem ventilador, mas quando comparamos todas as opções, a Possibilidade 2 sem ventilador não é a maior.
Passo 9
Analisando novamente, percebemos que sem o ventilador, a Possibilidade 2 tem a maior resistência térmica (
), mas com o ventilador, ela diminui para
. Porém, a Possibilidade 3 sem ventilador tem uma resistência térmica menor que a Possibilidade 2 sem ventilador, e com o ventilador, essa resistência fica ainda menor.
Passo 10
Portanto, a melhor opção para minimizar o fluxo de calor é a que tem a maior resistência térmica, que é a Possibilidade 2 sem ventilador (
).
Resposta
A alternativa correta é a c. Possibilidade 2 sem ventilador.
Exercícios relacionados
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
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.
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.
Seja uma parede composta com altura
e espessura
. A seção
possui espessura
e as seções
e C possuem altura
e espessura
. As temperaturas na face esquerda e direita da parede são
, respectivamente. Se as superfícies superior e inferior da parede são isoladas, qual alternativa estaria relacionada à menor taxa de transferência de calor por unidade de profundidade?
Resposta
a.
e
b.
e
c.
e
d.
e
e.
Todas alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura
Resposta
a.
b.
c.
d.
e.
Todas alternativas levam ao mesmo fluxo de calor por unidade de largura