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Uma sala encontra-se inicialmente à temperatura de 30 °C, que é a mesma do ambiente externo. Um grande ventilador, que consome 300 W de eletricidade quando em funcionamento, é então ligado no interior da sala. A taxa de transferência de calor entre a sala e o ar externo é dada por Q = U.A.(Ti-To) onde U = 6 W/m2 °C é o coeficiente global de transferência de calor, A = 20 m2 é a área das superfícies da sala e Ti e To são as temperaturas do ar interno e externo, respectivamente. Determine a temperatura do ar interno quando são estabelecidas condições de operação em regime permanente.
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Bruno Gonçalves

anteontem

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anteontem

Para resolver essa questão, precisamos entender que em regime permanente a quantidade de calor que entra na sala deve ser igual à quantidade de calor que sai. 1. Dados fornecidos: - Potência do ventilador (P) = 300 W - Coeficiente de transferência de calor (U) = 6 W/m²°C - Área das superfícies (A) = 20 m² - Temperatura externa (To) = 30 °C (inicialmente igual à temperatura interna Ti) 2. Fórmula da transferência de calor: A taxa de transferência de calor entre a sala e o ar externo é dada por: \[ Q = U \cdot A \cdot (T_i - T_o) \] 3. Em regime permanente: A potência do ventilador (que está adicionando calor à sala) é igual à taxa de transferência de calor para o ambiente externo: \[ P = U \cdot A \cdot (T_i - T_o) \] 4. Substituindo os valores: \[ 300 = 6 \cdot 20 \cdot (T_i - 30) \] \[ 300 = 120 \cdot (T_i - 30) \] 5. Resolvendo para \(T_i\): \[ T_i - 30 = \frac{300}{120} \] \[ T_i - 30 = 2.5 \] \[ T_i = 32.5 °C \] Portanto, a temperatura do ar interno quando são estabelecidas condições de operação em regime permanente é 32,5 °C.

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