Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 20.1 - Ex. 25

Você está encarregado de cruzar o país transportando um fígado para uma cirurgia de transplante. O fígado é mantido frio em uma caixa de isopor inicialmente cheia com 1,0 kg de gelo. É crucial que a temperatura do fígado nunca ultrapasse os 5,0°C. Supondo que a viagem do hospital origem até o hospital de destino leve 7,0h, estime o fator R que as paredes de isopor devem ter.

Passo 1

Bom, precisamos achar o fator R que as paredes devem ter. E como faremos ?

Podemos achar o fator R calculando qual a quantidade máxima de calor pode entrar no baú ao longo das 7 horas sem que a temperatura suba acima de 5°C. Assumindo que:

A = 1   m ²

Como R será dado em ° F . h . f t 2 B t u , a área deve ser transformada em ft²:

A = 1   m ²   x f t 2 9,29   x   10 - 2 m ² = 10,76   f t ²

Vale lembrar aqui que para um pé quadrado de uma lâmina de material:

R f = R . A

Lembrando que:

I = ∆ T R

Então:

R = ∆ T I

Em R f :

R f = A . ∆ T I

Já sabemos:

T e x t = 25 ° C

T m a x = 5 ° C

Então:

∆ T = 20 ° C   x   9 ° F 5 ° C = 36   ° F

Só não temos I. Bora achar essa taxa então!

Passo 2

Nós podemos calcular a taxa em função do calor que é transferido, certo?

I = Q t o t a l ∆ t

O tempo nós temos, mas e o calor total? Temos que lembrar que o calor que será transferido para o isopor vai ser utilizado para fundir o gelo e aquecer a água formada. Então:

Q t o t a l = Q f u s ã o + Q a q u e c i m   e n t o

O calor latente é responsável por mudar a fase do gelo, enquanto o calor sensível varia sua temperatura:

Q t o t a l = m . L V + m . c á g u a . ∆ T á g u a

Substituindo no fator R:

R f = A . ∆ T . ∆ t m . L V + m . c á g u a . ∆ T á g u a

Lembrando que:

m = 1   k g

∆ t = 7   h

∆ T á g u a = 5 ° C - 0 ° C = 5 ° C = 5 K

Tabelado nós temos:

L V = 333,5 k J k g

c á g u a = 4,18 k J k g . K

Já sabemos tudo que precisamos, agora é só substituir:

R f = ( 36   ° F ) . ( 10,76   f t 2 ) . ( 7   h ) 1   k g . 333,5 k J k g + 4,18 k J k g . K . 5 K = 7,65 ° F . h . f t 2 k J

Transformando kJ em Btu:

R f = 7,65 ° F . h . f t 2 k J   x   1,054 k J B t u = 8,06   ° F . h . f t 2 B t u  

Resposta

R f = 8,06   ° F . h . f t 2 B t u

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

O calorímetro de fluxo é um dispositivo usado para medir o calor específico dos líquidos. O líquido que passa pelo calorímetro, com uma vazão conhecida, recebe energia, na forma de calor, a uma taxa c
Um tanque de aço é completamente cheio com 2,80m 3 de álcool etílico quando tanto o tanque quanto o álcool etílico estão à temperatura de 32° C . Quando o tanque e seu conteúdo tiverem esfriado até 8°
A densidade da água é 999,73k g / m 3 a uma temperatura de 10° C , e 958,38k g / m 3 à temperatura de 100° C . Calcule o coeficiente de expansão volumétrico médio da água nesse intervalo de temperatur
Um frasco de vidro com volume igual a 1000c m 3 a 0° C está completamente cheio de mercúrio a essa mesma temperatura. Quando esse sistema é aquecido até 55° C , um volume de 8,95c m 3 de mercúrio tran
(a) Um líquido tem coeficiente de dilatação volumétrica β . Calcule a razão ρ / ρ 0 entre a densidade do líquido à temperatura T e sua densidade ρ 0 à temperatura T 0 . (b) No método de Dulong e Petir