Nos veículos com motores refrigerados por meio líquido, o aquecimento da cabine de passageiros é feito por meio da troca de calor entre o duto que conduz o líquido de arrefecimento que circula pelo motor e o ar externo. Ao final, esse ar que se encontra aquecido, é lançado para o interior do veículo. Num dia frio, o ar externo, que está a uma temperatura de 5 ºC, é lançado para o interior da cabine, a 30 ºC, a uma taxa de 1,5 L/s. Determine a potência térmica aproximada, em watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor.
Respostas
Resposta:
Pot aprox = 45W
Explicação:
Vamos lá... Essa questão vivenciei em um simulado de Física. Salvo engano está faltando alguns dados, mas vamos complementá-los.
1. O problema deseja saber qual é a "Potência Térmica", logo desmiuçando esse conceito, ele deseja saber o qual rápido é feita essa troca de calor ou ainda o qual rápido é absorvido ou dissipado determinado calor em dado tempo.
2. É necessário lembrar a expressão matemática que basila esse desejo, que implica em:
Pot = Q/t Pois bem, o que seria esse Q?
3. Q é a notação que representa a Quantidade de Calor (utilizado em Calorimetria e afins) a qual é representada pela expressão:
Q = m.c.ΔT
4. Dentre os dados que não foram apresentados pelo nosso colega há o calor específico do ar: 0,24cal/g.ºC; densidade do ar: 1,2kg/m³ e 1 cal: 4,2J.
5. Como a d => m/v. Logo a m = d.V. Assim, desenvolvendo a expressão e lembrando que no S.I a massa é dada em "g" e volume em L:
Q = 1,2g/L (conversão /1000 => g/dm³, lembrando que 1dm³ = 1L), seguindo...
Q = 1,2g/L * 1,5L/s * 0,24cal/g.ºC * 25ºC (ΔT => 30ºC - 5º) = 10,8 cal
6. Retomando a expressão da Pot:
Pot = 10,8cal/1s
(lembrando em 1s é realizado a conversão de 1,5L do ar atmosférico)
7. Portanto, como 1 cal = 4,2J. Logo:
Pot = 10,8cal/1s * 4,2J/cal => 45,36W (J/s)