Uma câmara de cultivo celular é feita de tijolos com espessura de 30 cm e condutividade térmica de . A sala se mantém a e a temperatura externa é estimada em . A superfície total das paredes é de . 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:
onde é a quantidade de calor (energia) transferida.

Passo 4

Vamos calcular a quantidade de calor por segundo (potência térmica) primeiro:
ê

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):
Então, a energia é:

Passo 6

Para facilitar, podemos converter Joules para Quilowatt-hora (kWh), que é uma unidade mais comum para consumo de energia:
Portanto:

Resposta

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

Exercícios relacionados

a e 1 atm escoa sobre um fio aquecido de de diâmetro com velocidade de . A temperatura do fio é . Calcule o calor transferido por metro de fio.
Caldo para cultivo de células a e a é aquecido ao passar pelo interior de um tubo liso com de diâmetro interno e 15 m de comprimento. A temperatura do tubo é maior que a temperatura do caldo ao longo de todo comprimento do tubo. Qual a temperatura na saída do tubo? (considerar propriedades da água)
Água a é aquecida de 35 a num tubo de de diâmetro cuja superfície é mantida a . Qual deve ser o comprimento do tubo para que seja efetuada esta transferência de calor?
Deseja-se aquecer uma vazão de de água de 35 a com óleo ( ) entrando a . A vazão de óleo é também de . Dois trocadores de calor de tubo duplo estão disponíveis:
Qual trocador deve ser escolhido?