Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 121
Considere um raso corpo de água. É possível que a água congele durante uma noite fria e seca, mesmo se o ar ambiente e a temperatura da superfície em torno nunca chegarem a 0°C? Explique.
Passo 1
O exercício questiona se mesmo em uma condição em que o ambiente não atinge a temperatura de congelamento da água é possível que a água congele. A resposta é sim, é possível que a água congele e vamos tentar elucidar como isso acontece.
Passo 2
Imagine que o ar em torno do corpo de água não esteja saturado. Neste caso, é possível que haja transferência de água para o ar. Certo? Legal.
Agora que concordamos com isso, vamos em frente. A água está em estado líquido mas, para que ela se difunda no ar é necessário que ela evapore. Tudo bem?
Mas se o ar ambiente e a superfície estão em uma temperatura próxima à da água, quem fornece a energia necessária para a água evaporar?
Passo 3
A água que evapora retira calor da água no entorno e, isso, permite a transição de fase de líquido para vapor. Este é um ponto.
Mas se pensarmos pelo outro lado, uma parte de água perde energia. Certo?
A fração de água que perde energia nesse processo de evaporação diminui de temperatura até que, possivelmente, atinja a temperatura de congelamento e congele, mesmo que o ar ambiente esteja em uma temperatura superior.
Resposta
É possível que a água congele, desde que ocorra transferência simultânea de calor e massa.