Enunciado

Ao analisar o desempenho de um sistema térmico, o engenheiro tem que ser capaz de identificar os processos de transferência de calor relevantes. Somente então o comportamento do sistema pode ser devidamente quantificado. Nos sistemas a seguir, identifique os processos pertinentes, indicando-os com setas apropriadamente identificadas em um esquema do sistema. Responda, ainda, a perguntas adicionais que são feitas no enunciado do problema.

  1. Sua avó está empenhada em reduzir suas contas de aquecimento no inverno. Sua estratégia é pendurar folhas isolantes rígidas de poliestireno sobre suas janelas de vidro duplo logo após a chegada dos primeiros dias muito frios no outono. Identifique os processos de transferência de calor relevantes em uma noite fria de inverno quando a folha de isolante é posicionada (a) sobre a superfície interna e (ii) sobre a superfície externa de sua janela. Para evitar prejuízo com a condensação, qual a configuração preferível? Não ocorre condensação sobre os vidros da janela quando a folha isolante não está presente.

Passo 1

Beleza galerinha, vamos lá! Vamos identificar os processos de transferência de calor. E nos perguntar: Qual configuração é preferível para evitar a condensação? Analisando: Com o isolamento no interior, o calor é transferido do ar quente da sala para o isolamento por convecção e das superfícies quentes do interior da sala por radiação. O calor é então conduzido através do isolamento. A partir daí, o calor é transferido através da caixa de ar entre o isolamento e a janela por convecção livre e por radiação. O calor é transferido através do primeiro painel de vidro por condução. A transferência de calor através do vão de ar entre as janelas ocorre por convecção livre e por radiação. O calor é então transferido através do segundo painel de vidro por condução. De lá, o calor é transferido para o ar frio por convecção e para o ambiente frio por radiação. Os mesmos mecanismos ocorrem com o isolamento na parte externa da janela, apenas em uma ordem diferente.

Passo 2

A condensação pode ocorrer em qualquer superfície que esteja exposta ao ar úmido se a temperatura da superfície estiver abaixo da temperatura do ponto de orvalho. A condensação causa um mecanismo adicional de transferência de calor porque quando o vapor de água condensa libera a entalpia de vaporização, que aquece a superfície em que a condensação está ocorrendo. Por exemplo, se a condensação ocorrer na superfície interna da janela, isto aumentará a temperatura daquela superfície e a taxa de transferência de calor através daquela vidraça.

Passo 3

Sabemos que a condensação não ocorre no painel interno da janela quando não há isolamento no local. Se o isolamento for colocado na parte externa da janela, aumentará a diferença de temperatura entre o ar externo e as folhas da janela, aumentando a temperatura das folhas da janela. Portanto, a condensação ainda não ocorrerá.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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