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 . Qual a alternativa que causa o menor fluxo de calor através da parede? A área da parede é igual a .
    Questão 1Escolha 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

Então, galera! A gente tem um exercício de isolamento térmico aqui. O objetivo é trocar o isolamento da parede de um dormitório para garantir que a diferença de temperatura entre o lado de fora (mais quente) e o de dentro (mais frio) seja de pelo menos . Temos três opções de materiais e também a possibilidade de adicionar um ventilador que muda um parâmetro chamado . Precisamos calcular qual das opções faz com que passe o menor fluxo de calor através da parede. Vamos precisar usar a fórmula do fluxo de calor e entender como cada material e espessura afeta esse fluxo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a fórmula do fluxo de calor através de um material isolante. A fórmula é:
Onde:
  • é o fluxo de calor (quanto calor passa)
  • é a condutividade térmica do material (quanto o material conduz calor)
  • é a área da parede
  • é a diferença de temperatura
  • é a espessura do material
Nosso objetivo é minimizar , ou seja, queremos que passe o mínimo de calor possível.

Passo 3

Vamos analisar cada possibilidade sem o ventilador primeiro.
Possibilidade 1:
  • Espessura
  • Condutividade
Usando a fórmula:

Passo 4

Possibilidade 2:
  • Espessura
  • Condutividade
Aplicando a fórmula:

Passo 5

Possibilidade 3:
Aqui temos duas placas:
  • Placa externa: com
  • Placa interna: com
O fluxo total de calor é dado pela soma dos fluxos de cada placa:
Substituindo:

Passo 6

Agora, vamos ver qual dessas opções sem ventilador tem o menor fluxo de calor:
  • Possibilidade 1: 225 W
  • Possibilidade 2: 200 W
  • Possibilidade 3: 1500 W
Até aqui, a Possibilidade 2 é a melhor sem o ventilador.

Passo 7

Agora, vamos considerar o ventilador, que aumenta de para . Isso afeta a resistência térmica das superfícies internas e externas.
A fórmula completa considerando convecção é:
Vamos recalcular para as possibilidades 1 e 2 com o ventilador.
Possibilidade 1 com ventilador:
Possibilidade 2 com ventilador:

Passo 8

Comparando com o ventilador:
  • Possibilidade 1 com ventilador: ~21,83 W
  • Possibilidade 2 com ventilador: ~19,48 W
Amenizando isso, a Possibilidade 2 com ventilador ainda é a melhor opção.

Resposta

A alternativa e. Possibilidade 2 com ventilador causa o menor fluxo de calor através da parede.

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Questão 3Escolha uma opção:
a.
e
b.
e
c.
e
d.
e
e.
e
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