Uma sala possui uma janela de vidro de espessura
e dimensões
. Num dia muito frio a temperatura externa (ambiente) atinge
. A temperatura interna da sala é mantida à
por meio de um aquecedor. Qual é a taxa de perda de energia para o ambiente em
? Considere a condução térmica como o único mecanismo importante de perda de energia. O coeficiente de condutividade térmica do vidro é
. Considere
watts.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão é sobre condução de calor através de uma janela de vidro. A sala tá a 25 °C por dentro e faz –15 °C lá fora, a janela tem 1,20 m×0,80 m de área e 2,00 mm de espessura. O conteúdo é a lei de Fourier para condução térmica e ainda vamos precisar da conversão de energia de watts para calorias por segundo e depois pra calorias por minuto.
Passo 2
Calcular a área da janela:
A área A é o produto do comprimento pela altura:
A área A é o produto do comprimento pela altura:
Passo 3
Determinar a diferença de temperatura e converter a espessura:
A temperatura interna é e a externa
, então
A temperatura interna é
A espessura
Passo 4
Aplicar a lei de Fourier (fluxo de calor por condução):
com
Passo 5
Converter de watts para calorias por segundo:
Sabendo que
Sabendo que
temos
Passo 6
Por fim, passar para calorias por minuto multiplicando por 60 s:
Resposta
A taxa de perda de energia é aproximadamente
.