- Considere duas casas construídas com materiais diferentes nas dimensões de 15 m de comprimento, 9 m de largura e
de espessura. As duas casas têm as mesmas dimensões, entretanto uma casa é constituída de paredes de tijolos e a outra é de madeira de carvalho. Considerando que a temperatura interna das duas casas esteja em
, e, ao anoitecer, a temperatura externa diminui para
, qual das duas casas manterá a temperatura interna por mais tempo? Utilize
para o material tijolo e
para o material madeira.
A. A casa com paredes de tijolo, pois o maior valor da condutividade térmica do material obedece a Lei de Fourier da condução térmica do material.
B. A casa com paredes de madeira, pois a madeira de carvalho é considerada um isolante térmico mais eficiente que o material tijolo, obedecendo a Lei de Fourier da condução térmica do material.
C. A casa com paredes de madeira, pois a madeira de carvalho é considerada um isolante térmico menos eficiente que o material tijolo.
D. A casa com paredes de tijolo, pois o maior valor da condutividade térmica do material isola de forma mais eficaz o ambiente e a transferência do calor por condução ocorre de forma mais lenta.
E. Os dois materiais transferem calor nas mesmas proporções. Como as duas casas têm o mesmo tamanho, o material utilizado para a construção da casa não terá influência.
A. A casa com paredes de tijolo, pois o maior valor da condutividade térmica do material obedece a Lei de Fourier da condução térmica do material.
B. A casa com paredes de madeira, pois a madeira de carvalho é considerada um isolante térmico mais eficiente que o material tijolo, obedecendo a Lei de Fourier da condução térmica do material.
C. A casa com paredes de madeira, pois a madeira de carvalho é considerada um isolante térmico menos eficiente que o material tijolo.
D. A casa com paredes de tijolo, pois o maior valor da condutividade térmica do material isola de forma mais eficaz o ambiente e a transferência do calor por condução ocorre de forma mais lenta.
E. Os dois materiais transferem calor nas mesmas proporções. Como as duas casas têm o mesmo tamanho, o material utilizado para a construção da casa não terá influência.
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos duas casas com as mesmas dimensões de paredes (espessura
e área total
igual em ambas), temperatura interna de
e externa de
. Uma casa é de tijolo com condutividade térmica
e a outra é de madeira com
. Vamos usar a Lei de Fourier da condução de calor para comparar qual casa perde calor mais lentamente e, portanto, mantém o calor interno por mais tempo.
Passo 2
A Lei de Fourier para fluxo de calor estacionário diz que a potência térmica transferida por condução é
onde
é a condutividade térmica do material,
é a área da superfície,
é a diferença de temperatura entre interior e exterior
e
é a espessura da parede.
Passo 3
Para cada material a única diferença na expressão de
é o valor de
, pois
,
e
são iguais nas duas casas. Assim,
Como
é maior que
, segue que
Isto significa que a casa de tijolo perde calor mais rapidamente.
Passo 4
Perdendo calor mais lentamente, a casa de madeira mantém a temperatura interna por mais tempo, pois a madeira tem menor condutividade térmica e, portanto, menor fluxo de calor.
Resposta
B. A casa com paredes de madeira, pois a madeira de carvalho é considerada um isolante térmico mais eficiente que o material tijolo, obedecendo a Lei de Fourier da condução térmica do material.