Potenza termica
Calcolo della potenza termica
Calcolare la potenza termica scambiata tra una finestra di vetro e l'esterno sapendo che la temperatura intera è di 20°C mentre la temperatura esterna è -5°C e la superficie della finestra è di 0,60 m2.
Si sappia che la conducibilità termica del vetro è pari a λe = 23,26 W/(m∙K).
Svolgimento dell'esercizio
L'esercizio propone il caso di una finestra con superficie pari a 0,60 m2 che si trova tra due ambienti che sono rispettivamente alla temperatura di -5°C e 20°C. Viene richiesto il calcolo della potenza termica scambiata tra la superficie interna della finestra (che si trova a 20°C) e l'esterno (temperatura = -5°C).
La potenza scambiata è il rapporto tra calore e l'unità di tempo, per cui la formula di Newton diventa:
Q = λe ∙ (Ts - Tf) ∙ S ∙ Δt
Ovvero:
Q/ Δt = P = λe ∙ (Ts - Tf) ∙ S
Sostituendo i dati in nostro possesso e ricordando che la conducibilità termica del vetro è λe = 23,26 W/(m∙K), si ha che:
P = 23,26 ∙ [20 – (-5) ] ∙ 0,60
Sviluppando i calcoli risulta che:
P = 349 W
Dunque la potenza trasmessa è di 349 W ed il verso dello scambio va dalla superficie, che si trova a temperatura più alta, verso il fluido (aria) che si trova a temperatura più bassa. Infatti bisogna ricordare che il calore si trasmette, in modo spontaneo, dal caldo al freddo.
Riassumendo
La potenza scambiata attraverso la finestra - con superficie pari a 0,60 m2 - che si trova tra due ambienti che sono rispettivamente alla temperatura di -5°C e 20°C è pari a 349 W.
Il verso del calore scambiato è dalla estremità calda della finestra (che si trova alla temperatura di 20°C) alla estremità fredda della finestra (che si trova alla temperatura di -5°C).
Altro esercizio
Determinare lo spessore di una parete costituita da mattoni refrattari (λ = 1 kcal/(h m °C)) sapendo che essa è larga 4 m ed alta 6 m e che la superficie interna si trova a 28°C mentre quella esterna è a 4°C, se si vuole che il flusso termico areico non superi i 100 W/m2.
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo dello spessore di una parete.
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