Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 91
Os aquecedores em uma nave espacial falham repentinamente. Calor é perdido por radiação a uma taxa de , e os instrumentos elétricos geram . Inicialmente, o ar está a e com um volume de . Em quanto tempo o ar atingirá a temperatura de ?
Passo 1
Fala, galera! Nessa questão nós temos uma nave espacial que está perdendo calor por radiação e os aparelhos elétricos estão aquecendo a nave. Ele quer saber em quanto tempo o ar vai atingir .
Como o ar está contido dentro da nave, não há variação de volume. Se não há variação de volume, não temos fluxo de trabalho:
Também por se tratar de ar, não temos fluxo de energia cinética, nem potencial:
Sabendo disso, nossa equação de energia em função do fluxo, fica:
Decompondo o fluxo da energia interna:
Isolando o tempo:
Essa é a equação que iremos utilizar para encontrar nossa resposta. Vamos lá!
Passo 2
Para calcular a variação de tempo, temos que calcular a massa de ar na nave. Vamos considerar o ar como um gás ideal e aplicar a fórmula:
Olhando na Tabela A.5, temos . Substituindo os valores:
Passo 3
Com a massa calculada, vamos determinar o nosso :
Vamos usar o método da aproximação pelo coeficiente de transferência de calor .
Olhando na Tabela A.5 temos o coeficiente de transferência de calor do ar .
Convertendo . Substituindo os valores:
É isso, galera, encerramos o exercício 😉.