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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 17.Exercício - Ex. 73

Uma janela panorâmica tem dimensões de 1,40 m x 3,50 m e é feita de vidro com 5,20 mm de espessura. Em um dia de inverno, a temperatura exterior é - 20   ° C . a) Qual a taxa de perda de calor por condução pela janela? b) Qual seria a taxa de perda de calor por condução pela janela? b) Qual seria a taxa de perda de calor se você cobrisse a janela com uma camada de papel de 0,750 mm de espessura (condutividade térmica igual a 0,0500)?

Passo 1

Suponha que as temperaturas das superfícies da janela sejam as temperaturas externa e interna. Usaremos o conceito de resistência térmica. Para a parte (b), usaremos o fato de que, quando os materiais isolantes estiverem em camadas, os valores de R   são aditivos.

Temos que k = 0,8   W / m ⋅ K para o vidro.

E

R = L k

Passo 2

  1. Para o vidro,

    2. R v i d r o = 5,20 × 10 - 3 m 0,8 W / m ⋅ K = 6,50 × 10 - 3   W

    H = A ( T B - T C ) R = ( 1,40 m ) ( 2,50 m ) ( 39,5 K ) 6,50 × 10 - 3 m 2 ⋅ K / W = 2,1 × 10 4 W

    Passo 3

  2. Para o papel,

R p a p e l = 0,750 × 10 - 3 m 0,05 W / m ⋅ K = 0,015 m 2 ⋅ K / W

H = A ( T B - T C ) R = ( 1,40 m ) ( 2,50 m ) ( 39,5 K ) 6,50 × 10 - 3 m 2 ⋅ K / W = 2,1 × 10 4 W

Passo 3

O total R é:

R = R v i d r o + R p a p e l = 0,0215 m 2 ⋅ K / W

H = A ( T B - T C ) R = ( 1,40 m ) ( 2,50 m ) ( 39,5 K ) 0,0215   m 2 ⋅ K / W = 6,4 × 10 3 W

Resposta

  1. 2,1 × 10 4 W
  2. 2,1 × 10 4 W ; 6,4 × 10 3 W
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