¿Cuánta energía se necesita para elevar la temperatura de una habitación promedio en 10 grados?

Suponiendo que solo desea aumentar la temperatura del ‘aire’ en la habitación (y no las paredes y otras cosas), el cálculo utilizará la capacidad de calor específica del aire, la masa de aire y la diferencia de temperatura para llegar a la cantidad de energía necesaria.

Suponiendo que la altura de la habitación es de aproximadamente 10 pies de altura, el volumen total de la habitación es de 10 x 300 = 3000 pies cúbicos.

La cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura viene dada por la fórmula:
capacidad calorífica específica de sustancia x masa de sustancia x diferencia de temperatura

1. La capacidad calorífica específica del aire es 1.006 kJ / kgC
2. masa de aire:
La densidad del aire es de 0.036 kg / pie cúbico.
masa = densidad x volumen = 0.037 x 3000 = 111 kg
3. Diferencial de temperatura = 70C – 60C = 10C

energía necesaria = 1.006 x 111 x 10 = 1116 KJ

El poder es energía transferida / segundo. Eso significa que su calentador de espacio de 1000W puede transferir 1000J de energía / segundo. Entonces, el tiempo necesario para calentar este espacio será:

1116000/1000 = 1116 segundos. En otras palabras: 18,6 minutos.

Por supuesto, esto supone que la potencia de salida de su calentador es de 1000W. Si la “entrada” es de 1000 W, es posible que desee conocer la eficiencia de su calentador y luego llegar a la potencia de salida real del calentador mediante la fórmula de potencia de salida = potencia de entrada x eficiencia.

Alguien puede mejorar mi respuesta si lo desea. Este es mi intento de obtener una respuesta en el reverso de un sobre en menos de 10 minutos. Ignoro cualquier cosa sobre las paredes con fugas de calor, o cualquier objeto en la habitación. Debería poder convencerse a sí mismo de que si llena una sala con escritorios (como un aula), ocuparán una cantidad considerablemente pequeña de volumen en comparación con el aire de la sala (por lo que la temperatura promedio medida probablemente esté sesgada hacia el temperatura del aire).

(calor específico del aire seco) [matemática] c_P = 1.00 \ text {J / g K} [/ matemática]
(densidad del aire seco) [matemática] \ rho = 1275 \ text {g / m} ^ 3 [/ matemática]
(área de la habitación) [matemáticas] A = 30 \ text {m} ^ 2 [/ matemáticas]
(altura de la habitación) [matemáticas] h = 3 \ text {m} [/ matemáticas]
(masa de aire) [matemáticas] m = \ rho A h [/ matemáticas]

Cambio de temperatura de [matemáticas] 60 ^ \ circ \ text {F} \ a 70 ^ \ circ \ text {F} [/ matemáticas] (¿Creo que esto es de 15 grados Celsius a 22 grados Celsius?) Así que [matemáticas] \ Delta T = 7 \ text {K} [/ math].

¿Cuánta energía se necesita para calentar una habitación?

[matemáticas] U = c_P m \ Delta T [/ matemáticas]

[matemáticas] U = (1) (1275) (30) (3) (7) = 800 \ text {kJ} [/ matemáticas].

¿Cuánto tiempo tomará con un calentador de espacio de 1000 vatios?

[matemáticas] P = \ frac {U} {\ Delta t} [/ matemáticas]

[matemática] \ Delta t = 800 \ text {segundos} \ aprox 15 \ text {minutos} [/ math]

Si este número iba a cambiar porque hice aproximaciones, será porque necesitamos más energía de la que he enumerado aquí, considerando algunas fugas debido al calor específico de las paredes, cierta conducción y el hecho de que la habitación no está desnuda . No puedo imaginar que este factor sea significativo suponiendo que la habitación esté construida de manera bastante estándar (agregue un factor de fudge de 5).

En comparación con las otras respuestas, diría que la capacidad de calor del aire en la habitación es solo una parte más pequeña de la ecuación. La capacidad calorífica de las superficies de su techo, piso y paredes es mucho mayor. Dependiendo del tipo de materiales que se utilizan, este valor puede ser cualquier cosa en el rango de 2 a 60 Wh / (m2 * K). Digamos que el área de las superficies combinadas es de 115 m2, y que la capacidad de calor promedio es de 5 Wh por m2 y grado K, y desea calentar estos 10 grados F (5.5 K), entonces las superficies absorberían aproximadamente 3.2 kWh de calor. Esto es 3.2 horas de calentamiento con el calentador de 1000 W.

Esta pregunta es mucho más compleja, ya que las pérdidas de calor por conducción entran en juego. La diferencia de temperatura entre la habitación y sus alrededores (otras habitaciones y el exterior) da como resultado una pérdida de calor creciente a medida que aumenta la temperatura. Esto influiría en el tiempo (y la energía) necesarios para elevar la temperatura ambiente. Otra cosa es la ventilación, ya que el aire en el interior se puede cambiar varias veces durante la transición a la temperatura más alta.

Entonces, la mejor respuesta que puedo dar es que tomaría varias horas (y kWh) elevar la temperatura de esta habitación de 300 pies cuadrados a 10 grados F.

supuesto: bien aislado, sin pérdida de calor

1. En primer lugar, calcularé la energía necesaria para que cada parte de la habitación se eleve de 60-> 70.

las partes consisten en:

  • pared
  • Piso
  • Techo
  • Aire
  • + Muebles, etc.

2. Encuentra / estima el volumen de cada parte y encuentra su masa conociendo su densidad

3. Encuentre el calor específico (cp) de cada parte

4. Calcule el calor necesario para cada parte (Q = m. Cp. DT) y resuma

Ahora tendrás el calor total necesario

5. Divide ese calor por el suministro de calor, y listo




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