Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 89
Um computador, em uma sala fechada com um volume de , dissipa energia a uma taxa de . A sala tem de madeira, de aço e ar, com todos os materiais a e . Admitindo que todas as massas aqueçam uniformemente, quanto tempo é necessário para haver um aumento de temperatura de ?
Passo 1
Fala, galera! Nessa questão nós temos um computador que dissipando energia e nós temos que determinar quanto tempo ele leva para elevar a temperatura em .
Para isso, vamos ter que calcular quanto de energia interna nosso sistema está gerando e aplicar isso na equação de energia:
Vamos lá!
Passo 2
Para o cálculo da energia interna, temos a seguinte fórmula:
Nós não temos uma tabela para a energia interna da madeira e do aço. Então, vamos usar a capacidade calorífica da Tabela A.3:
Nós não temos a massa de ar, então vamos calcular.
Passo 3
Vamos considerar o ar como um gás ideal e aplicar a fórmula:
Para encontrar o volume do ar, podemos subtrair o volume da madeira e do aço do volume total da sala.
Olhando na Tabela A.3, encontramos a densidade de cada material:
Para o volume do aço:
Então, o volume do ar será:
Passo 4
Com o volume do ar calculado, podemos encontrar sua massa:
Olhando na Tabela A.5, temos . Substituindo os valores:
Passo 5
Agora podemos encontrar a energia interna:
Substituindo os valores do calor específico encontrados na Tabela A.3 e os demais dados, temos:
Utilizando a equação de energia em forma de taxa:
Substituindo os valores:
É isso, galera, encerramos o exercício 😉.