A temperatura de um forno elétrico é igual a . A temperatura na superfície externa na cozinha é de .O forno (área superficial ) está isolado com um material que tem uma espessura de 0,020m e uma condutividade térmica de 0,045 .
Qual a quantidade de energia usada para operar o forno elétrico seis horas?

Passo 1

Então, temos um forno elétrico que está a uma temperatura interna de e a temperatura na superfície externa é de . A área superficial do forno é de , o material de isolamento tem uma espessura de e uma condutividade térmica de . Queremos descobrir quanta energia é usada para operar o forno durante seis horas. Vamos precisar usar a Lei da Condutividade Térmica e entender como calcular a energia transferida por condução.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a Lei de Fourier da Condutividade Térmica, que nos diz quanto calor é transferido através de um material. A fórmula é:
onde:
  • é a quantidade de calor (energia) transferido,
  • é a condutividade térmica do material,
  • é a área superficial,
  • é a diferença de temperatura,
  • é o tempo,
  • é a espessura do material.

Passo 3

Vamos identificar cada valor na nossa situação:

Passo 4

Precisamos converter o tempo de horas para segundos, pois a unidade de está em segundos:

Passo 5

Agora, substituímos todos os valores na fórmula da Lei de Fourier:

Passo 6

Vamos calcular passo a passo:

Passo 7

A energia total usada é de . Para facilitar, podemos converter para quilowatt-horas (kWh), já que é uma unidade mais comum para energia elétrica:

Resposta

A quantidade de energia usada para operar o forno elétrico durante seis horas é de aproximadamente 2,36 kWh.

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