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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 101

Calcule a razão entre a perda de calor de uma janela simples com área de O, 15 m2 e a perda de calor de uma janela dupla com a mesma área. A espessura do vidro de uma janela simples é 4,2 mm, e o espaço de ar entre os vidros de uma janela dupla tem espessura de 7,0 mm. A condutividade térmica do vidro é igual a 0,80 W /m · K. A película de ar sobre a superfície interna da sala e a película sobre a superfície externa produzem uma resistência térmica conjunta de 0,15 m2 K/W.

Passo 1

Fala galera, bora lá! Para resolução do problema, utilizaremos os conhecimentos do capitulo 17, enfatizando o assunto sobre condutividade térmica.

Para encontrarmos a razão entre os dois tipos, utilizaremos as seguintes equações:

H = A Δ T R

R = L K

R f i l m e = 0,15   m 2 K / W

Passo 2

Utilizaremos a equação demonstrada, e deixaremos tudo em função da razão, ficando então:

H d = A Δ T R d

H s = A Δ T R s

H s H d = R s R d

Passo 3

Para podermos encontrar a razão, devemos encontrar a resistência térmica nas duas situações. Encontrando a resistência na primeira situação, onde existe uma janela simples, teremos:

R g l a s s = L k = 4,2 × 10 - 3 0,80

R g l a s s = 0,00525   m 2 K / W

Desta forma

R s = 0,00525 + 0,15

R s = 0,1553   m 2 K / W

Passo 4

Agora, encontrarmos a resistência onde a janela é dupla:

R d = 2   R v i d r o + R a r + R f i l m e

R a r = 7 , 0 × 10 - 3 0,024

R a r = 0,2917   m 2 K / W

R d = 2 0,00525 + 0,2917 + 0,15

R d = 0,4522   m 2   K / W

Passo 5

Agora, podemos encontrar a razão:

H 8 H d = R 8 R d

H 8 H d = 0,4522 0,1553

H 8 H d = 2,9

Resposta

Portanto, a razão entre as perdas de calor é de H 8 H d = 2,9

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