Uma pessoa respira num ritmo de 14 respirações por minuto. Em cada inspiração, são expirados/inspirados
de ar. A temperatura do ar expirado é de
. Se a temperatura exterior é de
, determine a quantidade de energia por unidade de tempo que é gasta para aquecer o ar expirado. Qual a energia gasta ao fim de um dia?
Passo 1
O enunciado diz que a pessoa faz 14 respirações por minuto, cada uma com volume de 0,5 L de ar, e aquece esse ar de
C até
C. Queremos a potência térmica gasta (energia por unidade de tempo) e a energia total num dia. Para resolver, usamos a fórmula de calor sensível
e a definição de fluxo de massa
onde
é a densidade do ar e
seu calor específico.
Passo 2
Calcular o fluxo volumétrico de ar: 14 respirações/min
L/respiração dá
Passo 3
Adotar densidade típica do ar a
C:
. Assim o fluxo de massa por minuto é
Passo 4
Usar calor específico do ar
e diferença de temperatura
. O calor absorvido por minuto é
Passo 5
Converter para potência (J/s ou W):
Passo 6
Energia total em um dia (24 h
min):
Resposta
Potência gasta
W.
Energia gasta em um dia J (
kWh).
Energia gasta em um dia