Uma janela de vidro, com 1 metro de largura e 2 metros de altura, possui uma espessura de 5 mm e uma condutividade térmica de
. A temperatura da superfície interna do vidro é de
, enquanto a temperatura da superfície externa é de
.
(b): Janela com Painel Duplo: Agora, a janela é substituída por um painel duplo, composto por duas camadas de vidro idênticas separadas por uma camada de ar com espessura de 10 mm . A temperatura da superfície interna da primeira camada de vidro é de
e a temperatura da superficie externa da segunda camada de vidro é de
. A condutividade térmica do ar entre as camadas de vidro é ka=0,026 W/m.K.
Determine a nova taxa de perda de calor através da janela, considerando a condução térmica tanto no vidro quanto no ar. RESP.: 178,7 W
(b): Janela com Painel Duplo: Agora, a janela é substituída por um painel duplo, composto por duas camadas de vidro idênticas separadas por uma camada de ar com espessura de 10 mm . A temperatura da superfície interna da primeira camada de vidro é de
Determine a nova taxa de perda de calor através da janela, considerando a condução térmica tanto no vidro quanto no ar. RESP.: 178,7 W
Passo 1
Beleza, então o que a questão quer é a taxa de perda de calor (ou seja, a potência térmica que sai) numa janela de painel duplo. Isso é parte de condução de calor em camadas em série: temos duas chapas de vidro + uma camada de ar no meio. Para resolver, a gente vai usar a ideia de resistência térmica de cada camada (vidro e ar) e depois somar tudo, e por fim usar
Onde
.
Passo 2
Primeiro, vamos achar alguns dados fixos:
- Área da janela: A = largura × altura =
. - Diferença de temperatura total:
. - Espessura do vidro:
. - Condutividade do vidro:
. - Espessura do ar:
. - Condutividade do ar:
.
Passo 3
Agora, calculamos a resistência térmica de cada camada usando
Para cada vidro (tem duas camadas idênticas):
Como são duas camadas de vidro, a resistência total do vidro é
Para o ar no meio:
Passo 4
Somando todas as resistências em série:
Agora sim usamos
Resposta
A nova taxa de perda de calor através do painel duplo é aproximadamente
.