Uma sala é aquecida por um aquecedor de resistência. Quando as perdas de calor da sala, em um dia de inverno, chegam a
, observa-se que a temperatura do ar na sala se mantém constante, embora o aquecedor funcione continuamente. Determinar a potencia do aquecedor, em kW .
Passo 1
Vamos lá! O exercício fala sobre um aquecedor de resistência que mantém a temperatura constante em uma sala, mesmo com perdas de calor. A matéria que estamos mexendo aqui é Termodinâmica, mais especificamente sobre transferência de calor e potência. Para resolver, vamos usar conceitos básicos de energia e potência.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que significa a temperatura se manter constante. Isso quer dizer que a energia que o aquecedor está fornecendo exatamente compensa as perdas de calor da sala. Ou seja, a potência do aquecedor deve ser igual à taxa de perda de calor.
Passo 3
As perdas de calor da sala são dadas como
. Mas queremos a potência do aquecedor em quilowatts (kW). Precisamos, então, converter essa energia por hora para potência.
Passo 4
Sabemos que potência é a medida de energia por unidade de tempo. A relação é dada por:
Aqui, a energia é
e o tempo é
.
Passo 5
Para converter de kJ/h para kW, usamos a relação:
Sabemos que
, então:
Resposta
A potência do aquecedor é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Um tanque encamisado de diâmetro interno igual a
e altura de
opera a pressão atmosférica e com vapor da camisa a
. A espessura da parede do tanque de aço inoxidável é de
. O coeficiente de transferência de calor do vapor que condensa na camisa é de
(
). Estime o valor do coeficiente de transferência de calor por convecção (
) no interior do tanque. As propriedades do líquido podem ser consideradas iguais às propriedades da água.
No estágio final de produção, um produto farmacêutico é esterilizado pelo aquecimento de
a
à medida que ele se desloca, a
através de um tubo reto de aço inoxidável, com paredes delgadas e diâmetro de
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de comprimento, qual é o fluxo térmico requerido? Se o fluido entra no tubo com um perfil de velocidade completamente desenvolvido e um perfil de temperatura uniforme, qual é a temperatura da superfície na saída do tubo e a uma distância de
de sua entrada? As propriedades do fluido podem ser aproximadas por
;
e
.
Uma sala de
é aquecida pelo radiador de um sistema de aquecimento de vapor. O radiador a vapor transfere calor a uma taxa de
e um ventilador de 100 W é usado para distribuir o ar quente na sala. As perdas de calor da sala são estimadas em uma taxa de cerca de
. Se a temperatura inicial do ar da sala é de
, determine quanto tempo vai demorar para que a temperatura do ar suba para
. Suponha calor específico constante na temperatura ambiente.
Um ciclo de Carnot é executado em um sistema fechado e utiliza
de ar como fluido de trabalho. A eficiência do ciclo é de
, e a temperatura mais baixa no ciclo é
. A pressão no início da expansão isentrópica é
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