Um Gerador Elétrico acoplado a um Cata-Vento produz uma Potência Elétrica média na saída de 15 kW. A Potência é usada para CARREGAR UMA BATERIA. A Transferência de Calor da Bateria para a Vizinhança ocorre a uma Taxa Constante de 1,8 kW. Determine, para 8 Horas de Operação, a Quantidade Total de Energia ARMAZENADA na Bateria, em MJ. Resposta: .

Passo 1

Então, vamos lá! O problema fala sobre um gerador ligado a um cata-vento que produz uma potência elétrica média de 15 kW. Essa potência é usada para carregar uma bateria, mas a bateria também está perdendo calor para o ambiente a uma taxa constante de 1,8 kW. Precisamos descobrir quanta energia total é armazenada na bateria após 8 horas de operação. Para resolver isso, vamos usar conceitos de potência e energia, além de considerar a transferência de calor.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a diferença entre potência e energia. Potência ( ) é a taxa na qual a energia é produzida ou consumida, medida em watts (W). Energia ( ) é a quantidade total de trabalho realizado ou calor transferido, medida em joules (J) ou megajoules (MJ).
A relação entre energia e potência é dada pela fórmula:
onde é o tempo em segundos. Mas como nosso tempo está em horas, precisamos ajustar as unidades mais tarde.

Passo 3

A bateria está recebendo energia do gerador, que tem uma potência de 15 kW. No mesmo tempo, ela está perdendo energia para o ambiente a uma taxa de 1,8 kW. Então, a energia líquida que está sendo armazenada na bateria é a diferença entre a energia recebida e a energia perdida.
Vamos calcular a potência líquida:
í

Passo 4

Agora, vamos calcular a energia total armazenada na bateria durante 8 horas de operação. Mas precisamos garantir que as unidades estejam corretas. Vamos converter horas para segundos para usar na fórmula .
Sabemos que:
Então, 8 horas são:

Passo 5

Aplicando a fórmula para calcular a energia:
í
Primeiro, vamos converter kW para W:
Então:

Passo 6

Como queremos a resposta em megajoules (MJ), vamos converter joules para megajoules:
Então:

Resposta

A quantidade total de energia armazenada na bateria após 8 horas de operação é .

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Com a perspectiva de calcular a transferência e calor entre um corpo humano e sua vizinhança, focamos em uma camada de pele e gordura, com sua superfície externa exposta ao ambiente e sua superfície interna a uma temperatura um pouco abaixo da temperatura corporal, . Considere uma pessoa com uma camada de pele/gordura com espessura e com uma condutividade térmica efetiva ). A pessoa tem uma área superficial de e está vestindo roupa de banho. A emissividade da pele é . Para acelerar a solução, escrever o fluxo térmico por radiação em função do coeficiente de transferência de calor por radiação ( .
Estando a pessoa no ar em repouso a , qual é a temperatura superficial da pele e a taxa de perda de calor para o ambiente. A transferência de calor por convecção para o ar é caracterizada por um coeficiente de convecção natural .
Questão 2: Uma placa plana com 1 m de largura e de comprimento é mantida a no ar com temperatura de fluxo livre de que flui ao longo de de lado da placa. Determine a velocidade do ar necessária para que a taxa de dissipação de energia seja de .
extinno
for turbulent flow.
Take properties of air:
Obtenha os valores das Propriedades, conforme o solicitado nas Alternativas (i) a (vi).
ii. Obtenha a Entalpia Específica de Vaporização da Água a .
Uma esfera de 30 mm de diâmetro cuja superfície é difusa e cinza com uma emissividade de 0,8 é posta em um forno de grandes dimensões em que as paredes se encontram à temperatura uniforme de 600 K . A temperatura do ar no forno é de 400 K , e o coeficiente de transferência de calor por conveç̧ão entre a esfera e o ar no forno é de .
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