Para os valores apresentados a seguir, determinar a quantidade de energia térmica necessária para executar o objetivo de secagem, considerando perdas de calor da ordem de
e a eficiência de troca térmica calculada;
Passo 1
Beleza, pessoal! Vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Precisamos determinar a quantidade de energia térmica necessária para realizar um processo de secagem. Para isso, temos que considerar duas coisas importantes: perdas de calor de 20% e a eficiência da troca térmica que já foi calculada. Isso tudo envolve conceitos de termodinâmica e transferência de calor. Então, para resolver isso, vamos precisar usar fórmulas que relacionam energia térmica, eficiência e perdas de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos entender quanto de energia térmica é necessário apenas para secar, sem levar em conta as perdas. A energia térmica básica necessária para aquecer e evaporar a água do material a ser seco pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
- $ Q_{necessária} $ é a quantidade de energia térmica necessária,
- $ m $ é a massa de água a ser evaporada,
- $ L $ é o calor latente de vaporização da água.
Passo 3
Agora, precisamos considerar as perdas de calor de 20%. Isso significa que nem toda a energia que fornecemos vai ser usada para a secagem; 20% dela está se perdendo. Para compensar essa perda, vamos aumentar a energia necessária inicial. A fórmula fica assim:
Substituindo a perda de calor por 20% (ou 0,20):
Passo 4
Agora, vamos levar em conta a eficiência da troca térmica. A eficiência indica quanta da energia fornecida efetivamente contribui para o processo de secagem. Supondo que a eficiência seja dada pela letra $ \eta $, a energia total que precisamos fornecer será:
Onde:
- $ Q_{fornecida} $ é a energia total que precisamos fornecer,
- $ \eta $ é a eficiência da troca térmica (em decimal, por exemplo, 70% = 0,70).
Resposta
Então, a quantidade de energia térmica necessária para a secagem, considerando perdas de 20% e a eficiência da troca térmica, é dada por:
Basta substituir os valores de $ m $, $ L $ e $ \eta $ na fórmula para encontrar o valor final da energia necessária.