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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 197

Considere uma janela de triplo painel de 1,5 m de altura e 2 m de largura. A espessura de cada camada de vidro ( k = 0,80   W / m ⋅ K ) é 0,5 cm, e a espessura de cada espaço de ar ( k = 0 , 025   W / m ⋅ K ) é 1,2 cm. Se as temperaturas nas superfícies interna e externa da janela são 10 °C e 0 °C, respectivamente, a taxa de perda de calor através da janela é

  1. 3,4 W
  2. 10,2 W
  3. 30,7 W
  4. 61,7 W
  5. 86, 8W

Passo 1

Vamos começar entendendo a nossa janela. Se ela é de triplo painel, significa dizer que temos as seguintes camadas em série: vidro-ar-vidro-ar-vidro.

Portanto, em analogia de circuitos elétricos, no nosso sistema consiste em cinco resistências em série: 3 em relação a parte de vidro e 2 em relação ao ar (a questão pede para considerarmos a condução no ar). Desta forma, calculando a resistência térmica equivalente da superfície, temos:

R e q u i v a l e n t e = 3 ⋅ R v i d r o + 2 ⋅ R a r

R e q u i v a l e n t e = 3 ⋅ L v i d r o k v i d r o ⋅ A + 2 ⋅ L a r k a r ⋅ A

R e q u i v a l e n t e = 3 ⋅ 0,5 ⋅ 10 - 2 0,8 ⋅ 3 + 2 ⋅ 1,2 ⋅ 10 - 2 0,025 ⋅ 3

R e q u i v a l e n t e = 0 , 32625   K / W

Bom, agora que determinamos a resistência térmica equivalente, basta substituirmos na lei de Fourier que obteremos a taxa de transferência de calor desejada. Desta forma,

Q ˙ = Δ T R e q u i v a l e n t e = 10 - 0 0 , 32625

Q ˙ = 30,7   W

Portanto, a resposta obtida corresponde a letra c).

Resposta

Letra c).

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