Um quarto de uma casa possui uma janela de vidro (
) fechada com área de
. O quarto está à temperatura de
e o exterior à
. (a) Se a espessura do vidro é de
, quanto de calor o quarto perde através do vidro em uma hora? (b) Para não gastar muita energia, dobramos a espessura do vidro e mantemos o quarto a
. Nesse caso, quanto calor é perdido por hora?
Passo 1
O enunciado trata de condução de calor em regime estacionário através de uma janela de vidro de condutividade térmica
, área
e diferença de temperatura entre interior e exterior. Vamos usar a lei de Fourier, que para um plano homogêneo diz:
onde
é a potência térmica (fluxo de calor),
a diferença de temperatura e
a espessura do material.
Passo 2
Para o item (a), a espessura do vidro é
e a diferença de temperatura é
.
Logo, a potência calorífica é
Logo, a potência calorífica é
Passo 3
A energia perdida em uma hora (
) é
Passo 4
Para o item (b), dobramos a espessura e ajustamos a temperatura interna:
Assim a potência fica
Passo 5
A energia perdida em uma hora neste caso é
Resposta
(a)
(b)
(b)