Considere uma camara fria utilizada no congelamento de carne bovina. A produção é de 4500 Kg / dia, a temperatura no ambiente externo a camara é 32^circ C, a temperatura de congelamento é de -2^circ C a temperatura de armazenamento da carne bovina é de -20^circ C. A carne entra na camara a uma temperatura de 5^circ C. O calor especifico antes e depois do congelamento é de 3,2 kJ / kg^circ C e 1,6 kJ / kg^circ C respectivamente e o calor latente de congelamento da carne é de 56 kcal / kg. O tempo de funcionamento da camara é de18 horas.
Determine a carga termica de iluminação (Assumir uma taxa de iluminação de 10 W / m^2 )

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que a questão está pedindo e identificar o conteúdo que vamos usar para resolver. Temos uma câmara fria que congela carne bovina. Queremos encontrar a carga térmica de iluminação, ou seja, quanto calor essa iluminação está adicionando à câmara. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica relacionados à transferência de calor e aplicar fórmulas básicas de energia. Vamos usar as informações fornecidas sobre a taxa de iluminação, o tempo de funcionamento da câmara e outras características da carne e do ambiente.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa “carga térmica de iluminação”. Basicamente, é a quantidade de calor que a iluminação dentro da câmara fria está adicionando ao sistema. Esse calor precisa ser removido para manter a temperatura desejada.
A fórmula básica para calcular a energia térmica ( Q = P times t ) gerada pela iluminação é:
Onde:
  • é a potência total da iluminação (em watts, W)
  • é o tempo de funcionamento (em segundos, s)

Passo 3

Agora, precisamos determinar a potência total da iluminação. Sabemos que a taxa de iluminaç��o é de P = I times A . Mas para encontrar a potência total, precisamos saber a área ( ) da câmara onde essa iluminação está atuando.
A potência total ( ) é dada por:
Onde:
  • é a taxa de iluminação
  • é a área em metros quadrados ( )
No entanto, como a área não foi fornecida diretamente no enunciado, vamos manter a fórmula em termos de .

Passo 4

O tempo de funcionamento da câmara é de 18 horas. Para usar na fórmula, precisamos converter esse tempo para segundos:
t = 18 , horas times 3600 , segundoshora = 64800 , segundos

Passo 5

Agora, substituímos os valores na fórmula da energia térmica:
Q = P times t = (I times A) times t = 10 , W/m^2 times A times 64800 , s
Simplificando, temos:
Q = 648000 , J/m^2 times A
Como frequentemente usamos quilojoules ( Q = 648 , kJ/m^2 times A ) para facilitar, podemos converter:

Passo 6

Portanto, a carga térmica de iluminação depende da área da câmara fria. Se, por exemplo, conhecêssemos a área , poderíamos calcular o valor específico. Como não temos essa informação, expressamos a carga térmica em função de .

Resposta

A carga térmica de iluminação é dada por:
Q = 648 , kJ/m^2 times A
Onde é a área da câmara fria em metros quadrados.

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