Conduzione termica

(A) Un contenitore di materiale isolante ha una superficie totale di 1.2 m^2 e uno spessore delle pareti di 4 cm. Un riscaldatore elettrico di potenza pari a 10 W posto al suo interno mantiene una temperatura costante di 15 ^\circ superiore alla temperatura esterna. Determina la conducibilità termica \lambda del materiale isolante.

[SJ 17.60]

(B) Le 6 finestre di una casa sono composte da singoli pannelli di vetro di conducibilità termica \lambda=1 \frac{W}{mK}, spessore 5 mm e superficie A=3 m^2. Il resto della casa (mura, tetto etc.) ha una resistenza termica media di 2\times 10^{-3} \frac{W}{K}. La casa è riscaldata con gas naturale avante un calore di combustione (cioè l'energia fornita per ogni metro cubo di gas combusto) di 9000 kcal / m^3. Quanti metri cubi di gas si devono bruciare ogni giorno per mantenere una temperatura interna di 20^\circ C se la temperatura media esterna è 5^\circ C? Quale elemento della casa contribuisce maggiormente ai consumi energetici legati al riscaldamento, le finestre o il resto (mura, tetto etc.)?

(C) In un appartamento viene installato uno scaldabagno di volume complessivo V=150 \ell. Dopo l'installazione, lo scaldabagno è riempito completamente di acqua fredda a temperatura T_f=12^\circ \textrm{C}. La capacità termica dell'acqua è 4.18 \textrm{J/K/g}.

  1. Se trascuriamo le perdite termiche, quanta energia sotto forma di calore si deve fornire per portare l'acqua dello scaldabagno a temperatura T_c=65^\circ \textrm{C}?
  2. Il libretto di istruzioni dello scaldabagno indica che servono 1.43 \textrm{kWh} durante 24 ore per conservare l'acqua dello scaldabagno a T_c=65^\circ \textrm{C} quando la temperatura esterna della stanza è $20^ˆ \textrm{C}$$. Qual è la potenza termica I_u perduta dallo scaldabagno (ovvero ceduta all'esterno)? Qual è la resistenza termica R dello scaldabagno?
  3. Vuoi riempire la vasca da bagno con 200 \ell d'acqua a temperatura 37^\circ \textrm{C}. Quale volume d'acqua fredda V_f inizialmente a temperatura T_f=12^\circ \textrm{C} devi mescolare con l'acqua calda dello scaldabagno? Trascura nuovamente le perdite termiche.
Ultime modifiche: sabato, 22 maggio 2021, 15:13