Enunciado

Qual é a taxa de perda de energia em watts por metro quadrado através de uma janela de vidro de 3,0   m m de espessura se a temperatura externa é - 20 º F e a temperatura interna é + 72 º F ? (b) Uma janela para tempestades, feita com a mesma espessura de vidro, é instalada do lado de fora da primeira, com um espaço de 7 ,5 cm entre as duas janelas. Qual é a nova taxa de perda de energia se condução é o único mecanismo importante de perda de energia?

Passo 1

(a)A potência de condução de energia é dada por:

P = k A T A - T B L

, sendo T A e T B as temperaturas das extremidades da janela.

Como as temperaturas dadas no enunciado estão em º F , precisamos primeiro convertê-las , ou, então, converter a variação de temperatra da seguinte forma:

V a r i a ç ã o   Δ T c e l s i u s = V a r i a ç ã o   Δ T F a r e n h e i t × 5 9 = 92 × 5 9 ≅ 51,1 º C

Daí, a gente obtém o seguinte:

P A = k 51,1 C 3,0 × 10 - 3 m ≅ 1,7 × 10 4 W / m 2

Passo 2

(b)Agora, a energia passa por três camadas. Nesse caso, a taxa de transferêcia por condução é igual a:

P = A ( T A - T B ) / ( ∑ L k )

, tal que ∑ L k representa o somatório das razões entre o comprimento e condutividade térmica de cada material que compõe a janela.

Nesse caso :

∑ L k = L v i d r o k v i d r o × 2 + L a r k a r

Substituindo nas expressões acima os dados do enunciado, a gente tem:

P / A ≅ 18 W / m ²

Resposta

a 1,7 × 10 4 W m 2

(b)   18 W / m ²

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

72. Você foi encarregado de projetar uma barra de aço cilíndrica de 50,0c m de comprimento, com uma seção reta circular, que conduzirá 150,0J / s de um forno a 400° C a um recipiente de água fervente
A energia irradiada pelo sol atinge o topo da atmosfera terrestre a uma taxa aproximadamente igual a 1,50k W / m 2 . A distância entre a Terra e o Sol é 1,50 × 10 11m , e o raio do Sol é 6,96 × 10 8m
Uma cabana rústica tem uma área ocupada de 3,50m × 3,0m . Suas paredes, de 2,50m de altura, são feitas de madeira (condutividade térmica igual a 0,0600W / m ⋅ K ), com 1,80c m de espessura e, além dis
Um tubo de vapor d’água com raio igual a 2,0c m transportando vapor a 140° C é revestido por um involucro cilíndrico com um raio interno de 2,0c m e um raio externo de 4,0c m , e feito com um tipo de
Suponha que as duas extremidades da barra da Figura 17.23 sejam mantidas à temperatura de 0° C e que a distribuição de temperatura inicial ao longo da barra seja dada por T 100° C s e n π x / L , onde