Considere que você quer evaporar 1 kg de gelo a 0 C em uma panela no fogão à gás. O gás liquefeito de petróleo (GLP) é composto de propano e butano que possuem calor de combustão aproximadamente igual a 50 MJ / kg.
(12a) Supondo uma eficiência de 50 % do sistema fogão-painela, quanto de GLP será usado?
(12b) Mais energia é gasta para fundir o gelo, aquecer a água ou evaporá-la?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente quer evaporar 1 kg de gelo a 0°C usando um fogão à gás. Primeiro, vamos entender o que precisamos: vamos precisar derreter o gelo, aquecer a água até 100°C e depois evaporar essa água. O conteúdo que vamos usar aqui é de calor específico, calor de fusão e calor de vaporização. Também vamos precisar saber a eficiência do fogão e a energia fornecida pelo GLP.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a energia necessária para derreter o gelo. O calor de fusão da água é aproximadamente Q1 = m times Lf = 1 times 334 = 334 kJ . Então, para 1 kg de gelo:

Passo 3

Depois de derretido, precisamos aquecer a água de 0°C para 100°C. O calor específico da água é Q2 = m times c times De. Então:

Passo 4

Agora, vamos calcular a energia para evaporar a água a 100°C. O calor de vaporização da água é aproximadamente Q3 = m times Lv = 1 times 2260 = 2260 kJ :

Passo 5

Somando todas as energias:
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 334 + 418 + 2260 = 3012 kJ

Passo 6

Agora, vamos considerar a eficiência do sistema fogão-painela, que é de 50%. Isso significa que apenas metade da energia do GLP está realmente sendo usada para evaporar o gelo. Então, a energia fornecida pelo GLP é:
Qfornecido = QtotalEficiência = 30120,5 = 6024 kJ ê

Passo 7

Sabendo que o calor de combustão do GLP é mGLP = QfornecidoCalor,de,combustão = 602450000 = 0,12048 kg , que é igual a , podemos encontrar a massa de GLP necessária:
ã

Resposta

Será usado aproximadamente 0,120 kg de GLP para evaporar 1 kg de gelo a 0°C com uma eficiência de 50%.

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