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
Você pode ainda introduzir um ventilador do lado interno, aumentando o valor de
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:
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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Obs: faça em que
é um comprimento característico,
a velocidade de rotação e
a velocidade característica para Re e Fr.
Questão 3Escolha 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
Questão 3Escolha uma opção:
a.
b.
c.
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