Departamento de Engenharla Química
DEQ
Profa. Licianne Pimentel
uis
Questão 04: A água que entra a
é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
© o comprimento do tubo necessário para um aumento de
. em temperatura média;
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Questão 04: A água que entra a
© o comprimento do tubo necessário para um aumento de
Passo 1
Vamos resolver essa questão juntos! O enunciado fala sobre como a água é aquecida dentro de um tubo usando um elemento de aquecimento. O conteúdo que vamos usar aqui é de Transferência de Calor e Termodinâmica. Precisaremos aplicar conceitos de balanço de energia para descobrir qual o comprimento do tubo necessário para aquecer a água conforme descrito.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que precisamos encontrar: o comprimento do tubo que permite que a água aumente sua temperatura em 30°C. Para isso, vamos usar o balanço de energia, que basicamente diz que o calor fornecido ao sistema (no caso, a água) deve ser igual ao calor perdido ou ganho pela água para mudar sua temperatura.
A fórmula que vamos usar é:
Onde:
-
é o calor fornecido (em Joules), -
é a massa de água (em kg), -
é a capacidade calorífica da água ( ), -
é a variação de temperatura (em °C).
Passo 3
Agora, precisamos relacionar o calor fornecido pelo elemento de aquecimento com o calor que a água vai absorver para aquecer. O calor fornecido pelo elemento é dado pelo fluxo de calor multiplicado pela área da superfície do tubo.
A área da superfície de um tubo é calculada por:
Onde:
-
é a área da superfície (em m²), -
é o diâmetro do tubo (em metros), -
é o comprimento do tubo (em metros).
Sabendo que o fluxo de calor é
, o calor total fornecido
será:
Passo 4
Agora, igualamos os dois valores de
para encontrar o comprimento
:
Resolvendo para
:
Passo 5
Vamos substituir os valores fornecidos no enunciado:
- Massa por segundo (
) = - Capacidade calorífica da água (
) = - Variação de temperatura (
) = - Diâmetro do tubo (
) = - Fluxo de calor =
Primeiro, note que a massa está sendo fornecida por segundo, então precisamos considerar o tempo de aquecimento. Mas como estamos buscando o comprimento necessário para uma variação de temperatura específica, podemos diretamente aplicar a fórmula.
Calculando
:
Resposta
O comprimento necessário do tubo é de aproximadamente 1,33 metros.
Exercícios relacionados
Queimando-se completamente
de álcool etílico líquido,
, a
numa bomba calorimétrica, o calor liberado é igual a
.
Calcule o molar de combustão do álcool etílico a
;
Calcule o
Queimando-se completamente
de álcool etílico líquido,
, a
numa bomba calorimétrica, o calor liberado é igual a
.
Se o do
e do
são iguais a
e
, respectivamente, calcule o
do álcool etílico.
Se o
Um fluido lei de potência escoa dentro de um tudo de diâmetro D e comprimento L . Demonstrar que:
Demonstrar que a taxa de deformação na parede é igual a
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Questão 04: A água que entra a é aquecida a
no tubo de
DI a uma taxa de massa de
. A parte externa do tubo é coberta com um isolante e um elemento de aquecimento elétrico produz um calor uniforme fluxo de
sobre a superficie. Negligenciar qualquer efeito de entrada, determine;
(g) A potência de bombeamento necessária, se a bomba for eficiente.
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Questão 04: A água que entra a
(g) A potência de bombeamento necessária, se a bomba for