Considere uma camara fria utilizada no congelamento de carne bovina. A produção é de
dia, a temperatura no ambiente externo a camara é
, a temperatura de congelamento é de
a temperatura de armazenamento da carne bovina é de
. A carne entra na camara a uma temperatura de
. O calor especifico antes e depois do congelamento é de
e
respectivamente e o calor latente de congelamento da carne é de
. O tempo de funcionamento da camara é de18 horas.
Considerando que o painel comercial isolante selecionado é de poliuretano (PUR) com espessura de 15 cm e
calcule a a troca de calor atraves das paredes.
Considerando que o painel comercial isolante selecionado é de poliuretano (PUR) com espessura de 15 cm e
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma câmara fria usada para congelar carne bovina. A gente precisa calcular a troca de calor que acontece através das paredes dessa câmara. Para isso, vamos usar conceitos de transferência de calor por condução, que é quando o calor passa através de materiais sólidos. As informações que vamos precisar são a espessura da parede, a condutividade térmica do material (no caso, poliuretano), as temperaturas interna e externa, e o tempo de funcionamento da câmara.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a fórmula para calcular a transferência de calor por condução. A equação básica é:
Onde:
-
é a quantidade de calor transferido (em Joules), -
é a condutividade térmica do material (em W/(m·K)), -
é a área da parede (em m²), -
é a diferença de temperatura entre os dois lados da parede (em °C), -
é o tempo (em segundos), -
é a espessura da parede (em metros).
Passo 3
Mas espera aí! No enunciado, a área da parede não foi fornecida. Isso é comum nesse tipo de problema. Geralmente, assume-se que a área seja um dado ou que precisamos calcular com base em outras informações. No entanto, como a área não está disponível, vamos simplificar e considerar que a espécie do problema está focada na transferência de calor por unidade de área. Assim, nossa fórmula fica por unidade de área:
Passo 4
Vamos identificar os valores que temos:
-
(condutividade térmica do poliuretano), -
(espessura da parede), -
, -
. Para transformar isso em segundos:
Passo 5
Agora, vamos substituir os valores na fórmula:
Passo 6
Vamos calcular passo a passo:
Primeiro, multiplica
por
:
Depois, multiplica pelo tempo
:
Por fim, divide pela espessura
:
Resposta
A troca de calor através das paredes da câmara fria é de aproximadamente 674,72 J/m² durante as 18 horas de funcionamento.