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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 23

23. Em estado líquido, 1,2   k g de água, inicialmente a 15   ° C , deve ser aquecido a 95   ° C em um bule equipado com um elemento de aquecimento elétrico de 1.200   W . O bule de 0,5   k g tem calor médio específico de 0,7   k J / k g ∙ K . Tomando o calor específico da água de 4,18   k J / k g ∙ K e desprezando qualquer perda de calor do bule, determine quanto tempo vai demorar para a água ser aquecida.

Passo 1

Para determinar a vazão mássica, primeiro vamos escrever a equação do balanço de energia

Δ E s i s t = E e n t r a d a - E s a í d a

E como fala para desprezar a perda de calor, E s a í d a = 0

Δ E s i s t = E e n t r a d a - 0

Δ E s i s t = E e n t r a d a

Lembrando que Δ E s i s t = Δ U s i s t

Δ U s i s t = E e n t r a d a

Δ U s i s t = Δ U á g u a + Δ U b u l e

Podemos escrever Δ U , como

Δ U = m ˙ c p Δ T

Passo 2

Para determinar a vazão mássica, vamos reescrever E e n t r a d a

E e n t r a d a = m c Δ T á g u a + m c Δ T b u l e

Aplicando os valores temos

E e n t r a d a = 1,2 ∙ 4,18 95 - 15 á g u a + 0,5 ∙ 0,7 95 - 15 b u l e

E e n t r a d a = 5,016 ∙ 80 á g u a + 0,35 ∙ 80 b u l e

E e n t r a d a = 401.04 + 28

E e n t r a d a = 429,04   k J

Passo 3

Para determinar o tempo

E = E ˙ Δ t

Lembrando que as unidades devem ser as mesmas

429 , 04 = 1,2   Δ t

Δ t = 357,53   s

357,53   s 1   m i n 60   s = 5,96   m i n

Resposta

E e n t r a d a = 429,04   k J

Δ t = 5,96   m i n

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