Projete a espessura do isolamento L_ins (m) necessária para uma parede existente com k_wall = 0,20 W·m?¹·K?¹ e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete a espessura do isolamento L_ins (m) necessária para uma parede existente com k_wall = 0,20 W·m?¹·K?¹ e L_wall = 0,08 m, área A = 10 m², T_i = 20 °C e T_e = -5 °C. Material isolante: k_ins = 0,04 W·m?¹·K?¹. Objetivo: limitar perda térmica total Q? = 100 W. Use R_total = L_wall/k_wall + L_ins/k_ins e Q? = A·?T / R_total. Apresente cálculos e resultado numérico.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
?T = 20 - (-5) = 25 K. Exigimos R_total = A·?T / Q? = 10·25 / 100 = 2,5 m²·K·W?¹. Resistência da parede: L_wall/k_wall = 0,08 / 0,20 = 0,40 m²·K·W?¹. Logo L_ins/k_ins = 2,5 - 0,40 = 2,10 m²·K·W?¹. Assim L_ins = 2,10·k_ins = 2,10·0,04 = 0,084 m = 8,4 cm. Verificar: Q? = A·?T / (L_wall/k_wall + L_ins/k_ins) = 10·25 / 2,5 = 100 W.
Explicação
A solução utiliza a relação entre a resistência térmica e a perda de calor para determinar a espessura do isolamento necessária. A resistência total é calculada com base nas propriedades da parede e do material isolante, garantindo que a perda térmica não ultrapasse o limite estabelecido. O cálculo final confirma que a espessura do isolamento atende ao requisito de perda térmica total.
Raio-X da questão
isolamento térmico
avaliacao
isolamento térmico · transferência de calor
Revisar conceitos de transferência de calor e resistência térmica.
O aluno pode confundir as fórmulas de resistência térmica e acabar não considerando corretamente a espessura do isolamento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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