Enunciado

63 A potência dissipada na resistência elétrica do elemento aquecedor instalado num fogão é 0,5 kW e temperatura superficial da resistência é igual a 300 °C. Uma panela, que inicialmente contém 1 kg de água a 20°C e 100 kPa, é colocada sobre a resistência. No instante inicial do processo de aquecimento da água, 90% da potência dissipada na resistência é transferida para uma panela e o resto é transferido para o ambiente. O processo de aquecimento termina quando a água atinge a ebulição e é possível admitir que a temperatura da água é sempre uniforme durante o processo de aquecimento. Determine, no início desse processo, a taxa de transferência de disponibilidade no a) sistema de alimentação elétrico, b) elemento aquecedor e c) na água. Admita que o ambiente se encontra a 20°C e 100 kPa.

Passo 1

Opaaa.... vamos fazer mais uma?

  1. Aqui a taxa de transferência de disponibilidade é a própria potência dissipanda na resistência elétrica:
  2. Φ ˙ = W ˙

  3. Aqui, usando a equação:
  4. Φ ˙ = 1 - T 0 T H Q ˙

  5. E aqui usamos a equação:

Φ ˙ = 1 - T 0 T á g u a Q ˙

Passo 2

Agora é só calcular, né...

  1. Φ ˙ = W ˙

    Φ ˙ = 500   W

  2. Φ ˙ = 1 - T 0 T H Q ˙

    Φ ˙ = 1 - 293,15 273,15 + 300 500

    Φ ˙ = 244   W

Φ ˙ = 1 - T 0 T á g u a Q ˙

Φ ˙ = 1 - 293,15 273,15 + 20 0,9 × 500

Φ ˙ = 0   W

Acabamos...

Resposta

  1. Φ ˙ = 500   W

  2. Φ ˙ = 244   W

Φ ˙ = 0   W

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