Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 144
Uma cafeteira ferve água à pressão de 1 atm. A cafeteira tem um elemento de aquecimento elétrico de tipo imersão. Inicialmente a cafeteira contém 1 kg de água. Após o início da ebulição, observa-se que metade da água da cafeteira evaporou em 10 minutos. Se a perda de calor da cafeteira for desprezível, a potência nominal do elemento de aquecimento é
(a) 3,8 kW (b) 2,2 kW (c) 1,9 kW (d) 1,6 kW (e) 0,8 kW
Passo 1
O enunciado do problema pede para encontrarmos a potência nominal de uma cafeteira que evapora 0,5 kg de água em 10 minutos.
Para resolver esse problema, devemos fazer um balanço de energia, considerando que o calor transferido pela cafeteira vai ser igual à diferença das entalpias de líquido saturado e de vapor saturado. Multiplicando pela massa de água evaporada, teremos o calor necessário para evaporar 0,5 kg de água a 1 atm.
Assim:
Organizando os dados para esse problema, temos:
Passo 2
Consultando a Tabela A-5 (página 916) de líquido-vapor saturados, vemos que para uma pressão de 101,325 kPa, temos as seguintes entalpias específicas para líquido e vapor saturados:
Logo, substituindo no balanço do calor transferido:
Passo 3
Para calcular a potência da cafeteira, basta dividir o valor do calor transferido pelo tempo do processo, ou seja, 10 min:
Mas, para converter em kW, que equivalem a kJ/s, devemos dividir por 60 para converter os minutos em segundos:
Resposta
Arredondando para o valor inteiro mais próximo, a resposta é 1,9 kW, letra (c).