Compare o uso de lã de vidro (k ˜ 0,04 W/(m·K)) e de tijolo maciço de cerâmica (k ˜ 0,7 W/(m·K)) como…

Questão

Compare o uso de lã de vidro (k ˜ 0,04 W/(m·K)) e de tijolo maciço de cerâmica (k ˜ 0,7 W/(m·K)) como materiais para isolamento térmico de uma casa em clima tropical. Discuta, de forma quantitativa e qualitativa, os fatores que influenciam a escolha (condutividade, capacidade térmica, densidade, inércia térmica, espessura necessária) e proponha um procedimento experimental (medidas e fórmulas) para avaliar o desempenho térmico, indicando como comunicar os resultados para públicos distintos usando TDIC.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Comparação quantitativa: a condutividade k da lã de vidro (~0,04 W/(m·K)) é muito menor que a do tijolo (~0,7 W/(m·K)), logo, para a mesma espessura L, a resistência térmica R = L/k é maior na lã de vidro. Ex.: L = 0,10 m ? R_lã = 0,10/0,04 = 2,5 m²·K/W; R_tijolo = 0,10/0,7 ˜ 0,14 m²·K/W. Assim, a lã exige menor espessura para obter mesma R. 2) Fatores adicionais: densidade e capacidade térmica (c) determinam massa térmica e defasagem (time lag). Tijolo, com maior densidade e c, aumenta inércia térmica e amortiza oscilações diurnas, útil em climas com variações grandes ao longo do dia; porém em clima tropical quente e constante, prioridade é reduzir fluxo de calor instantâneo, favorecendo materiais de baixa k. Um projeto pode combinar camada isolante (baixa k) com massa térmica interna para conforto. 3) Procedimento experimental: montar amostras planas de área A conhecida e espessuras L medidas; controlar ?T entre faces (por exemplo ?T = 10 K) e medir fluxo de calor Q? com sensor de fluxo térmico ou a partir de potência elétrica aplicada P na face quente em regime estacionário. Calcular k experimental por k = Q?·L/(A·?T) ou R = ?T/(Q?/A). Repetir para diferentes L e registrar temperatura com termopares; estimar inércia térmica por resposta transitória usando equação de balanço térmico (m·c·dT/dt = -Q?). Incluir incertezas e repetir medições. 4) Comunicação dos resultados: apresentar tabelas com valores médios e desvios, gráficos de Q? versus ?T e R versus L, e curvas temporais T(t) para comparar defasagem. Produzir resumo executivo (linguagem acessível) para moradores e relatório técnico com cálculos e métodos para engenheiros. Usar planilhas, gráficos interativos, imagens das amostras e vídeos do procedimento experimental para públicos distintos; disponibilizar dados brutos e scripts para reproducibilidade em repositório digital.

Explicação

A resposta aborda de forma clara e detalhada a comparação entre os materiais, considerando não apenas a condutividade térmica, mas também fatores como densidade e capacidade térmica, que são relevantes para o desempenho térmico em climas tropicais. O procedimento experimental proposto é prático e permite a avaliação quantitativa do desempenho térmico, enquanto a estratégia de comunicação é adaptada para diferentes públicos, facilitando a compreensão dos resultados. Essa abordagem abrangente garante que tanto aspectos técnicos quanto a acessibilidade da informação sejam considerados.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Projete um experimento para comparar o isolamento térmico de dois materiais para parede escolar: isopor (k = 0,033…
• Explique como a porosidade influencia a condutividade térmica k de materiais isolantes e proponha um projeto de…
• (Dissertativa) Um telhado residencial tem área A = 100 m² e diferença de temperatura média entre interior e exterior ?T…
• Compare, para públicos gerais e técnicos, o desempenho térmico e riscos associados de dois isolantes aplicados em…
• Elabore um relatório curto para públicos variados comparando dois materiais para fachada: Material A (fibra de vidro) k…
• Elabore um relatório curto, para públicos variados, comparando dois isolantes para fachada. Dados: Área A = 5,0 m², ?T…

Todas as questões de Biodiversidade e Sustentabilidade