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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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