Uma câmara de cultivo celular é feita de tijolos com espessura de 30 cm e condutividade térmica de 0,72 W / m K. A sala se mantém a 40^circ C e a temperatura externa é estimada em 20^circ C. A superfície total das paredes é de 20 m^2. Ignorando as perdas pela porta do recinto, determinar o consumo de energia para aquecimento em 100 horas de operação.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma câmara de cultivo celular com paredes de tijolo. A gente precisa calcular quanto de energia é consumido para manter a temperatura interna de por 100 horas, considerando que a temperatura externa é . Para isso, vamos usar os conceitos de condução térmica, especificamente a Lei de Fourier.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
  • Espessura das paredes ( ): 0,3 m
  • Condutividade térmica ( ):
  • Área das paredes ( ):
  • Diferença de temperatura ( ):
  • Tempo de operação ( ): 100 horas

Passo 3

Vamos usar a Lei de Fourier para condução térmica, que é dada por:
Q = k cdot A cdot De
onde é a quantidade de calor (energia) transferida.

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de calor por segundo (potência térmica) primeiro:
Potência = k cdot A cdot Deê

Passo 5

Agora, vamos calcular a energia total consumida em 100 horas. Primeiro, convertemos as horas para segundos porque a potência está em watts (Joules por segundo):
100 , horas = 100 times 3600 , segundos = 360000 , segundos
Então, a energia é:
Q = 960 , W times 360000 , s = 345600000 , J

Passo 6

Para facilitar, podemos converter Joules para Quilowatt-hora (kWh), que é uma unidade mais comum para consumo de energia:
1 , kWh = 3.6 times 10^6 , J
Portanto:
Q = 345600000 , J3.6 times 10^6 , J/kWh = 96 , kWh

Resposta

O consumo de energia para aquecimento em 100 horas de operação é de 96 kWh.

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