Uma sala possui 8 janelas de vidro, cada uma com largura de
, altura de
e espessura de 5,0 mm . A condutividade térmica do vidro é aproximadamente
. Durante o dia, a temperatura do ar no exterior da sala permanece em torno de
, enquanto a temperatura interna da sala é mantida constante em
graças a um sistema de climatização. Admitindo que o calor se transfere apenas por condução através do vidro (desconsiderando radiação e convecção), e que o sistema está em regime estacionário, determine:
(5.a) Qual é o fluxo de calor através de uma única janela, em watts (W)?
(5.b) Qual é a quantidade total de calor transferida por hora para o interior da sala por todas as janelas?
(5.a) Qual é o fluxo de calor através de uma única janela, em watts (W)?
(5.b) Qual é a quantidade total de calor transferida por hora para o interior da sala por todas as janelas?
Passo 1
O enunciado trata de transferência de calor por condução através de vidro em regime estacionário. Vamos usar a lei de Fourier unidimensional, que diz que a taxa de calor (potência) é
onde
é a condutividade térmica do vidro,
é a área da janela,
é a diferença de temperatura entre os dois lados e
é a espessura do vidro.
Passo 2
Calcular a área de uma janela e a diferença de temperatura em SI:
A largura é e a altura é
, logo
A largura é
A diferença de temperatura entre exterior (
) e interior (
) é
A espessura do vidro em metros é
Passo 3
Aplicar a lei de Fourier para obter o fluxo de calor através de uma janela:
Arredondando, cada janela conduz cerca de
.
Passo 4
Para todas as
janelas a potência total é
Em uma hora (
), a energia transferida é
Resposta
(5.a)
(5.b)