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:
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.