(Discursiva) Projete um protótipo passivo de refrigeração por fusão de PCM para manter um compartimento de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(Discursiva) Projete um protótipo passivo de refrigeração por fusão de PCM para manter um compartimento de pequeno volume V = 0,05 m³ a T_int = 4 °C por t = 10 h quando T_ext = 30 °C. Considere U·A = 2,0 W·K?¹ (produto da área pela condutância global), L_PCM = 2,26×105 J·kg?¹. Estime a massa mínima de PCM necessária e descreva suposições.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Estimativa: perda térmica por t: Q = (U·A)·?T·t. ?T = 30-4 = 26 K; t = 10 h = 36 000 s. Q = 2,0·26·36 000 = 1,872×106 J. Massa PCM m = Q/L = 1,872×106 / 2,26×105 ˜ 8,28 kg. Suposições: perda constante (U·A fixo), aproveitamento somente do calor latente (sensible desprezível), PCM com T de fusão ~4–25 °C e alta eficiência de contato térmico.
Explicação
A solução envolve calcular a perda de calor do compartimento ao longo do tempo, utilizando a equação de transferência de calor, que considera a diferença de temperatura e a condutância global. A massa de PCM é então determinada pela relação entre a energia necessária para compensar essa perda e o calor latente de fusão do material escolhido. As suposições garantem que o modelo seja simplificado, focando nas características mais relevantes para o problema em questão.
Raio-X da questão
refrigeração por fusão de PCM
avaliacao
refrigeração por fusão · transferência de calor
Revisar os princípios de transferência de calor e propriedades de PCM.
O aluno pode subestimar a massa de PCM necessária ao não considerar adequadamente a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do compartimento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- (Dificuldade 3) DISSERTATIVA — Projete um sistema passivo de armazenamento térmico por mudança de fase (PCM) capaz de…
- Projete conceitualmente uma caixa térmica passiva que mantenha V = 20,0 L de água a pelo menos 50 °C por t = 6,0 h em…
- (DISSERTATIVA, Dificuldade 3) Proponha um projeto de armazenamento térmico passivo para manter o conteúdo de um…
- (DISSERTATIVA, Dificuldade 3) Proponha e calcule um projeto de armazenamento térmico por mudança de fase (PCM) para…
- Projete um protótipo de armazenamento térmico sustentável para manter uma sala pequena a 22 °C por t = 8 h durante a…
- Projete um protótipo passivo sustentável para manter 20 frascos de vacina (massa total m_v = 0,500 kg) a T_target = 5,0…
Todas as questões de Calor Sensível, Latente e Trocas de Calor
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog