Considere a transferência de calor, em regime permanente, de uma sala a 20 °C para o ambiente externo, que se encontra a – 10 °C. A variação de temperatura com a distância, medida a partir da superfície externa do vidro. Observe que existe uma transferência de calor por convecção na superfície externa do vidro e que a temperatura na superfície interna do vidro é igual àquela no ambiente interno. A espessura do vidro (k = 1,4 W/m∙K) é 5 mm e a área da janela é igual a 0,5 m². Sabendo que a temperatura na face externa da janela é igual a 12,1 °C, determine a taxa de transferência de calor no vidro. Qual o sentido de transferência de energia?
Crie uma conta e ajude outras pessoas compartilhando seu conhecimento!
Primeiramente vamos analisar com cuidado o problema. Sabemos que o ambiente com menor temperatura é o externo , que está a -10ºC . Com isso concluimos que a transferência de calor está ocorrendo do meio interno para o meio externo.
Com isso, uma das perguntas pedidas já está respondida, e agora só nos resta calcular essa energia transferida. O problema nos dá que um dos processos de trasnferência é a convecção na superfície externa do vidro. Alem desse fenômeno, também ocorre o fenômeno de condução ( dentro do vidro) . Sabendo disse, encontraremos a taxa de transferência através dos seguintes cálculos:
\(\begin{align} & {{Q}_{total}}={{Q}_{condu\tilde{a}o}}+{{Q}_{convec\tilde{a}o}} \\ & {{Q}_{total}}=kA\frac{{{T}_{1}}-{{T}_{2}}}{L}-hA\Delta t \\ & {{Q}_{total}}=1,4\cdot 0,5\cdot \frac{20-12,1}{0,005}+15\cdot 0,5\cdot (12,1+10) \\ & {{Q}_{total}}=0,7\cdot \frac{7,9}{0,005}+7,5(22,1) \\ & {{Q}_{total}}=1106+165,75 \\ & {{Q}_{total}}=1271,75W \\ \end{align} \)
Portanto, a transferência de calor no vidro será de \(\begin{align} & {{Q}_{total}}=1271,75W \\ \end{align} \).
Para escrever sua resposta aqui, entre ou crie uma conta
Compartilhar