Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 17.Exercícios - Ex. 107
Uma garrafa térmica para o hélio líquido. Um físico usa um recipiente cilíndrico metálico com diâmetro de 0,090 m e altura de 0,250 m para armazenar hélio líquido a 4,22 K; nessa temperatura, o calor de vaporização do hélio é igual a 2,09 x 104 J/kg. Envolvendo completamente o cilindro metálico estão paredes externas conservadas a uma temperatura do nitrogênio líquido, 77 ,3 K, havendo vácuo entre o cilindro interno e a parede externa. Qual é a quantidade de hélio perdida por hora? A emissividade do cilindro metálico é 0,200. A única transferência de calor entre o cilindro metálico e as paredes externas ocorre por radiação.
Passo 1
Use a Eq. (17.26) para encontrar a corrente líquida de calor na lata devido à radiação. Use para encontrar o calor que vai para o hélio líquido, iguale a mL e resolva para a massa m de hélio que muda de fase.
Passo 2
(o sinal de menos indica que a corrente térmica líquida está na lata). O calor que é colocado na lata por radiação em uma hora é
Na expressão para a corrente líquida de calor na lata, a temperatura do ambiente é aumentada para o quarto poder. A taxa na qual o hélio evapora aumenta em cerca de um fator de 4 (293/77) 210 = se o as paredes que cercam a lata estão à temperatura ambiente e não à temperatura do nitrogênio líquido.