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Com base nas informações do texto, resolva o problema a seguir. Um aparelho de ar condicionado foi instalado em uma sala, sem janelas, cujas di...

Com base nas informações do texto, resolva o problema a seguir. Um aparelho de ar condicionado foi instalado em uma sala, sem janelas, cujas dimensões são: 12 m de comprimento, 5 m de largura e 3 m de altura. As paredes dessa sala têm 15 cm de espessura e são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,80 W m-1 K-1. O piso e o teto são muito bem isolados e suas trocas térmicas de calor são desprezíveis. O aparelho deve manter o interior da sala a uma temperatura de 25ºC, mesmo quando o ambiente externo esteja a uma temperatura de 35ºC. Nesse contexto, qual a quantidade de calor a ser extraída da sala em kW, na unidade de tempo, pelo aparelho de ar condicionado?

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Para calcular a quantidade de calor a ser extraída da sala em kW, na unidade de tempo, pelo aparelho de ar condicionado, é necessário utilizar a equação: Q = U x A x ΔT Onde: Q = quantidade de calor a ser extraída da sala (em kW) U = coeficiente de transferência de calor (em W/m²K) A = área da superfície da sala (em m²) ΔT = diferença de temperatura entre o interior e o exterior da sala (em K) Para calcular o coeficiente de transferência de calor (U), é necessário considerar a resistência térmica das paredes da sala: U = 1 / (Ri + R1 + R2 + R3 + Ro) Onde: Ri = resistência térmica do ar interno (em m²K/W) R1 = resistência térmica da primeira camada de tijolos (em m²K/W) R2 = resistência térmica da camada de ar entre as duas camadas de tijolos (em m²K/W) R3 = resistência térmica da segunda camada de tijolos (em m²K/W) Ro = resistência térmica do ar externo (em m²K/W) Considerando que o ar interno e externo estão a uma temperatura de 25ºC e 35ºC, respectivamente, temos: ΔT = 35 - 25 = 10 K Calculando as resistências térmicas, temos: Ri = 1 / (h x A) = 1 / (10 x 60) = 0,00167 m²K/W Ro = 1 / (h x A) = 1 / (25 x 60) = 0,00067 m²K/W R1 = e1 / (k1 x A) = 0,15 / (0,80 x 60) = 0,00313 m²K/W R3 = e3 / (k3 x A) = 0,15 / (0,80 x 60) = 0,00313 m²K/W R2 = 1 / (h x A) = 1 / (5 x 60) = 0,00333 m²K/W Substituindo os valores na equação do coeficiente de transferência de calor, temos: U = 1 / (0,00167 + 0,00313 + 0,00333 + 0,00313 + 0,00067) = 6,08 W/m²K Substituindo os valores na equação da quantidade de calor, temos: Q = 6,08 x (2 x 12 x 3 + 2 x 5 x 3) x 10 = 6,94 kW Portanto, a quantidade de calor a ser extraída da sala em kW, na unidade de tempo, pelo aparelho de ar condicionado é de 6,94 kW.

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