Uma parede de concreto, com área superficial de
e espessura de
, separa uma sala com ar condicionado do ar ambiente. A superfície interna da parede é mantida a
e a condutividade térmica do concreto é
. Determine a taxa de calor perdida através da parede para as temperaturas da superfície externa de
e
, que correspondem aos extremos atingidos no inverno e no verão. Comente os resultados.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos uma parede de concreto com área superficial
, espessura
e condutividade térmica
. A superfície interna está a
e a externa varia entre
(inverno) e
(verão).
Conteúdo: transferência de calor por condução unidimensional em regime estacionário.
O que vamos precisar: a lei de Fourier para condução, que diz
Conteúdo: transferência de calor por condução unidimensional em regime estacionário.
O que vamos precisar: a lei de Fourier para condução, que diz
Passo 2
Aplicando para o caso de inverno, com
:
- Calcular a diferença de temperatura:
- Substituir na lei de Fourier:
Isso quer dizer que, no inverno, o calor sai do lado quente (interno) para o frio (externo) a 3,2 kW.
Passo 3
Agora o caso de verão, com
:
- Diferença de temperatura:
O sinal negativo indica que o fluxo inverte (entra calor).
2) Módulo da taxa de calor:
2) Módulo da taxa de calor:
Ou seja, entra cerca de 1,04 kW do lado externo para o interno.
Passo 4
Comentário:
– No inverno a perda é bem maior (3,2 kW) do que o ganho no verão (1,04 kW).
– Isso mostra que, sem isolamento, sua casa exige muito mais potência de aquecimento no frio do que de refrigeração no calor.
– No inverno a perda é bem maior (3,2 kW) do que o ganho no verão (1,04 kW).
– Isso mostra que, sem isolamento, sua casa exige muito mais potência de aquecimento no frio do que de refrigeração no calor.