A chapa de vidro da janela de um edifício, que tem 1,2 m de altura por 0,8 m de largura, é protegida do ambiente externo por uma outra janela (contra tempestades) com as mesmas altura e largura. O espaço de ar entre as duas janelas tem uma espessura de 0,06 m. Estando as janelas interna e externa a 20° e –10°C, respectivamente, qual é a taxa de perda de calor por convecção natural através da camada de ar localizada entre as janelas?

Vamo analisar o enunciado junto pra entender o que ele quer de você.

Temos uma janela dupla com ar confinado, com parede interna e externa a temperaturas de, respectivamente, e , como demonstra o esquema ilustrativo abaixo com as grandezas que vamos utilizar:

Para resolver essa questão, devemos calcular a taxa de perda de calor por convecção natural através da camada de ar localizada entre as janelas, a partir da equação:

Para essa aplicação, o número de Nusselt é calculado como:

Com as restrições:

O número de Rayleigh para uma placa plana é:

Sendo o espaço entre as placas, a aceleração da gravidade, o coeficiente de expansão térmica do ar, a viscosidade cinemática do ar e a difusividade térmica do ar.

Pra resolver a questão vamo precisar buscar as propriedades do ar a 1 atm na Tabela A.4 (página 634) a uma temperatura média entre de :

Pronto, agora podemos resolver a questão no próximo passo.