81 Um certo motor de combustão interna é composto por um bloco de ferro fundido (massa igual a 100 kg), cabeçotes de alumínnio (massa igual a 20 kg), partes diversas fabricadas com aço (massa igual a 20 kg). Além disso, o motor contém 5 kg de óleo lubrificante e 6 kg de glicerina (refrigerante do motor – anticongelante). Inicialmente, todos os componentes do motor, o óleo e o refrigetante apresentam temperatura uniform e igual a 5°C. Sabendo que a transferência de calor necessária para atingir o regime permanente é 7000 kJ, determine a temperatura média dos componentes do motor neste regime de operação.

Passo 1

Para essa questão vamos usar a equação da energia pra trabalho nulo:

Δ U f f + Δ U a l u + Δ U ó l e o + Δ U g l i = Q

E também a aproximação pra sólidos e líquidos:

Δ U = m C Δ T

Ahhh.. e as tabelas do final do livro não podem faltar.

Passo 2

Olhando na tabela A.3 para achar o C do:

- Ferro fundido:

C f f = 0,42   k J / k g K

- Alumínio:

C a l u = 0,9   k J / k g K

- aço:

C a ç o = 0,46   k J / k g K

Olhando na tabela A.4 para achar o C do:

- óleo de motor:

C ó l e o = 1,9   k J / k g K

- glicerina:

C g l i = 2,42   k J / k g K

Passo 3

Combinando as duas equação ficamos com:

Δ U f f + Δ U a l u + Δ U ó l e o + Δ U g l i = Q

m f f C f f + m a l u C a l u + m ó l e o C ó l e o + m g l i C g l i Δ T = Q

100 × 0,42 + 20 × 0,9 + 20 × 0,46 + 5 × 1,9 + 6 × 2,42 T 2 - 5 = 7000

T 2 = 80 ° C

Resposta

T 2 = 80 ° C

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