(Faap-SP) Uma casa tem 5 janelas, tendo cada uma vidro de
de área e
de espessura. A temperatura externa é de
e a interna é mantida a
, através da queima de carvão. Qual a massa de carvão consumida no período de 12 horas para repor o calor perdido apenas pelas janelas? (
; calor de combustão do carvão
.)
Obs: A combustão é uma reação de uma substância (combustível) com o oxigênio (
) (comburente) presente na atmosfera, com liberação de energia. A liberação ou consumo de energia durante uma reação é conhecida como variação da entalpia (
). Assim, calor de combustão é a variação de entalpia (quantidade de calor liberada) pela queima de um mol de substância.
Resp: 90 kg
Obs: A combustão é uma reação de uma substância (combustível) com o oxigênio (
Resp: 90 kg
Passo 1
O enunciado pede a energia térmica perdida por condução através de 5 janelas de vidro, de espessura e área dadas, e a massa de carvão necessária para repor esse calor em 12 h. Vamos usar a lei da condução de Fourier em regime estacionário e relacionar o calor obtido pela combustão:
– Condução:
– Condução:
– Combustão:
onde
é a condutividade térmica do vidro,
a área total,
a diferença de temperatura,
o tempo,
a espessura,
a massa de carvão e
o calor de combustão.
Passo 2
Calculamos a área total das 5 janelas:
Passo 3
A diferença de temperatura é
Substituindo em
com
,
e
, temos
Passo 4
O calor de combustão do carvão é
, ou seja
. Para gerar
precisamos de
Resposta
A massa de carvão consumida é de
.