Problemas Resolvidos de Física

Problemas Resolvidos de Física
Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE
JANEIRO, 1996.
FÍSICA 2
CAPÍTULO 20 – CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
53. Calcule a taxa de condução de calor através das seguintes portas de proteção contra o inverno,
ambas com 2,0 m de altura e 0,75 m de largura. (a) Uma é feita com chapas de alumínio de 1,5
mm de espessura e um vidro de janela de 3,0 mm de espessura que cobre 75% de sua superfície.
(b) A segunda é feita inteiramente de pinho branco com 2,5 cm de espessura. Considere a queda
de temperatura através de cada porta como sendo 33oC, e veja a Tabela 20-4.
(Pág. 201)
Solução.
(a) A área da parte de alumínio AAl corresponde a 30% da área total A = 1,5 m2, ou seja, AAl = 0,375
m2, enquanto que a área correspondente ao vidro é Av = 1,125 m2. Logo:
k A ∆T k v Av ∆T
+
H = H Al + H v = Al Al
LAl
Lv
H
H=
( 235 W/m.K ) ( 0,375 m 2 )( 33o C ) (1, 0 W/m.K ) (1,125 m 2 )( 33o C )
(1,5 ×10
−3
m)
(1.938.750 W ) + (12.375 W=)
+
( 3, 0 ×10
−3
m)
1.951.125 W
H ≈ 2, 0 MW
(b) Neste caso, o cálculo é mais simples:
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996.
Cap. 20 – Calor e Primeira Lei da Termodinâmica
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kp Ap ∆T
=
H =
Lp
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( 0,11 W/m.K ) (1,5 m 2 )( 33o C )
=
( 0, 025 m )
217,8 W
H ≈ 220 W
Comparando-se as respostas dos itens (a) e (b), podemos verificar a grande vantagem de se usar
portas de madeira contribuir com o isolamento térmico de uma casa, tanto no inverno como no
verão.
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Cap. 20 – Calor e Primeira Lei da Termodinâmica
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