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?
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.