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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 109

Um carpinteiro constrói uma porta de madeira maciça com dimensões de 2,0   m × 0,95   m × 5,0   c m . Sua condutividade térmica é k = 0,120 W / m ⋅ K . A película de ar sobre a superfície interna e a película sobre a superfície externa da porta produzem uma resistência térmica conjunta equivalente a uma camada de madeira adicional com espessura igual 1,8 cm. A temperatura do ar no interior é igual a 20   ℃ , e a temperatura do ar exterior é igual a - 8   ℃ . a) Qual é a taxa de transferência de calor através da porta? b) Qual é o fato de aumento da transferência de clor se uma janela quadrada de 0,50 m de lado for aberta na porta? O vidro possui expessura de 0,45 cm e a sua condutividade térmica é igual a 0,80   W / m ⋅ K . A película de ar sobre a face interna e a película sobre a face externa do vidro produzem uma resistência térmica conjuna equivalente a uma camada de vidro adicional com espessura de 12,0 cm.

Passo 1

Eaí galera?!

Aqui vamos aplicar:

H = k A ∆ T L .

Para o vidro, usaremos L = 12,45   c m , para explicar a resistência térmica dos filmes de ar em ambos os lados o vidro.

Passo 2

  1. Assim,

    2. H = 0,120 J m o l ⋅ K 2,00 × 0,95 m 2 28   ℃ 5,0 × 10 - 2 m + 1,8 × 10 - 2 = 93,9   W .

    Passo 3

  2. O fluxo de calor através da parte de madeira da porta é reduzido por um fator de:

1 - 0,50 2 2,00 × 0,95 = 0,868 ,

Então passa a 81,5   W . O fluxo de calor através do vidro é

H v i d r o = 0,80 J m o l ⋅ K 0,50 m 2 28   ℃ 12,45 × 10 - 2   m = 45,0   W ,

e então a proporção é

81,5 + 45,0 93,9 = 1,35 ,

A janela de painel único produz um aumento significativo na perda de calor pela porta. (Veja

Problema 17.111).

Resposta

  1. 93,9   W
  2. 1,35
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