Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 87
Durante um piquenique em um dia quente de verão, todas as bebidas desaparecem rapidamente, e ficam apenas aquelas à temperatura ambiente de 75 °F. Em um esforço para resfriar uma bebida de 12 oz em uma lata, uma pessoa começa a sacudi-la na água com gelo a 32 °F. Considerando as propriedades da água para a bebida, determine a massa de gelo que derreterá até que a bebida enlatada se resfrie para 45 °F.
Passo 1
As propriedades da bebida são constantes e são consideradas as mesmas da água. Fazendo-se uma média entre a temperatura inicial e final, (75+45)/2 = 60 °F, temos que a massa específica = 62,3 lbm/ e = 1,0 Btu/lbm°F (Tabela A-3E). Outro dado importante é o calor latente de fusão da água que é 143,5 Btu/lbm, uma que o gelo encontra-se na temperatura de fusão.
Para o sistema entre a lata e a água com o gelo, a equação de balanço de energia será:
Passo 2
Primeiro, precisamos saber os valores de conversão de oz para pés³. Sabe-se que 1 gal = 128 oz e 1 pé³ = 7,48 gal = 957,5 oz. Então, a massa de líquido para cada lata é:
Assim temos que:
Passo 3
Para sabermos a massa de gelo necessária, utiliza-se a informação sobre o calor latente de fusão da água:
(para cada lata)
Sendo que a transferência de calor para o gelo, nesse caso, deve ser igual à transferência de calor da lata