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Massa térmica e capacidade térmica: qual é a sua misteriosa conexão?
No projeto de edifícios, a massa térmica é uma propriedade física importante que determina como o fluxo de energia térmica em um edifício afeta suas mudanças de temperatura. No entanto, parece não haver consenso entre os especialistas quanto à definição de massa térmica. Muitos estudiosos consideram isso sinônimo de capacidade térmica, que é a capacidade de um objeto de armazenar energia térmica, enquanto outros descrevem a massa térmica em conjunto com seu volume e capacidade térmica volumétrica. Essa inconsistência fez com que a massa térmica fosse considerada pseudociência aos olhos de alguns estudiosos. Este artigo explorará a conexão entre massa térmica e capacidade térmica e sua aplicação no projeto de edifícios.
A massa térmica é geralmente representada pelo símbolo
Cth, e sua unidade SI éJ/KouJ/°C(ambos são efeito equivalente).
A relação entre calor Q e massa térmica pode ser definida como: Q=CthΔT, onde Q representa a energia térmica transferida, e ΔTé a mudança na temperatura. Isto significa que quando o calor entra em um objeto, a massa térmica determina o quanto a temperatura do objeto aumenta.
Por exemplo, se 250 Joules de calor forem adicionados a uma engrenagem de cobre com massa térmica de 38,46 Joules/°C, sua temperatura aumentará 6,50°C. Essa uniformidade da matéria torna o cálculo da massa térmica relativamente simples, utilizando apenas a massa do objeto e sua capacidade térmica específica.
A dificuldade de calcular aumentos de capacidade térmica em edifícios compostos por múltiplos materiais. Normalmente, isso requer a soma das capacidades térmicas de cada material puro ou a realização de medições diretas do objeto como um todo. Isso torna a análise de massa térmica em compósitos multimateriais mais complexa.
"A massa térmica depende da relação entre a capacidade térmica específica do material, densidade, espessura e condutividade térmica."
No contexto arquitetônico mais amplo, o impacto da massa térmica é visto como tendo uma ligação direta com o conforto. Se a temperatura exterior mudar frequentemente, a adição de massa térmica pode melhorar o conforto durante um determinado período de tempo. No entanto, a massa térmica pode ser um problema quando o espaço é usado de forma intermitente. Com o fluxo contínuo de calor, o efeito da massa térmica é quase imperceptível. Portanto, os cálculos de capacidade térmica geralmente não são incluídos nos cálculos de engenharia.
"Nos Estados Unidos e no Canadá, a construção de equipamentos de aquecimento e resfriamento geralmente é planejada de acordo com o Manual J da Air Conditioning Contractors Association (Manual J), mas esse processo não considera o impacto da capacidade de calor."
De acordo com o Manual J, o equipamento de aquecimento e refrigeração de um edifício precisa ser medido detalhadamente com base em detalhes como tamanho, estrutura, isolamento, estanqueidade ao ar, características do equipamento e cargas dos usuários da casa. Embora a capacidade térmica seja assumida durante este processo, o equipamento é projetado principalmente para manter um ambiente interno confortável em temperaturas extremas.
A misteriosa ligação entre a massa térmica e a capacidade térmica, especialmente no contexto da sustentabilidade e do conforto na concepção de edifícios, continua a ser uma área digna de mais investigação. À medida que a tecnologia de construção avança, a melhor forma de utilizar a massa térmica e as suas propriedades associadas pode tornar-se fundamental para projetos futuros. Ao considerar a massa térmica, deveríamos reavaliar o seu potencial para reduzir o consumo de energia e manter o conforto?
