Em uma sauna temos ar saturado a uma temperatura constante
. A área total das paredes onde flui calor é de 24
, as paredes são construídas de dentro para fora de
de azulejos(
), 20 cm de tijolos e 3 cm de reboco(
). As paredes são construídas por dois tipos de tijolos, na metade inferior a condutividade térmica (
) do tijolo é de
, na metade superior é de 0,6
. O coeficiente de película interno é 10
e o externo é de
.
(coeficiente transferência de calor por convecção). Sabendo que o calor de condensação do vapor a
é de
e a temperatura de ambiente externo é de
, calcule: a) a resistência térmica da parede;
b) a massa de vapor condensada após 20 minutos;
c) a temperatura da interface tijolo-azulejo.
b) a massa de vapor condensada após 20 minutos;
c) a temperatura da interface tijolo-azulejo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma sauna com paredes feitas de várias camadas: azulejos, tijolos e reboco. A temperatura interna é de
e a externa é de
. Precisamos calcular algumas coisas, começando pela resistência térmica da parede. Para isso, vamos usar conceitos de transferência de calor e resistência térmica em séries.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as camadas da parede e suas respectivas resistências térmicas. A resistência térmica (
) de cada material pode ser calculada usando a fórmula:
onde:
-
é a espessura da camada (em metros), -
é a condutividade térmica do material (em ), -
é a área da parede (em ).
Passo 3
Vamos calcular a resistência térmica de cada camada:
- Azulejos:
- Tijolos (metade inferior):
- Tijolos (metade superior):
- Reboco:
Passo 4
Como os tijolos têm duas metades com condutividades diferentes, a resistência térmica total dos tijolos (
) é a média das resistências das duas metades:
Passo 5
Além das camadas sólidas, temos as resistências térmicas por convecção na interface interna (
) e externa (
):
Passo 6
Agora, somamos todas as resistências térmicas em série para obter a resistência térmica total da parede (
):
Substituindo os valores:
Resposta
A resistência térmica da parede é aproximadamente
.