a) Calcular a perda de calor para cada metro quadrado de superfície por hora.
b) Sabendo-se que a área total do edifício é e que o poder calorífico do carvão é de , determinar a quantidade de carvão a ser utilizada em um sistema de aquecimento durante um período de 10h. Supor o rendimento do sistema de aquecimento igual a .
de área
ã

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo e quais conceitos precisamos usar. Temos duas partes:
a) Calcular a perda de calor por metro quadrado de superfície por hora.
b) Determinar quanto carvão é necessário para aquecer um edifício durante 10 horas, sabendo a área total, o poder calorífico do carvão e a eficiência do sistema de aquecimento.
Vamos precisar entender de calorimetria, que é a parte da física que estuda a transferência de calor, e usar fórmulas que relacionam essas grandezas.

Passo 2

Vamos começar pela parte a): calcular a perda de calor por metro quadrado de superfície por hora.
A fórmula que vamos usar é:
Essa equação nos diz que a perda de calor por metro quadrado por hora é de 96 Kcal. Isso significa que, para cada metro quadrado da superfície do edifício, estamos perdendo 96 Kcal de calor a cada hora.

Passo 3

Agora, vamos para a parte b): determinar a quantidade de carvão necessária para aquecer o edifício.
Primeiro, precisamos calcular a perda total de calor do edifício durante 10 horas. Sabemos que a área total é de e a perda por metro quadrado por hora é de .
A perda total de calor ( ) é:
Á
Mas como o sistema de aquecimento tem um rendimento de , isso significa que apenas metade da energia do carvão será efetivamente usada para aquecer o edifício. Portanto, a energia total necessária do carvão ( ã) é:
ã
Sabendo que o poder calorífico do carvão é de , podemos calcular a quantidade de carvão ( ) necessária:
ãí
Arredondando, precisamos de aproximadamente 349 Kg de carvão.

Resposta

a) A perda de calor é de 96 Kcal/h/m².
b) Serão necessários cerca de 349 Kg de carvão para aquecer o edifício durante 10 horas com um sistema de aquecimento de 50% de eficiência.

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