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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 146

Uma panela de aço inoxidável ferve água à pressão de 1 atm em um forno elétrico. Observa-se que 2 kg de água líquida evaporam em 30 min. A taxa de transferência de calor para a água é de

(a) 2,51 kW (b) 2,32 kW (c) 2,97 kW (d) 0,47 kW (e) 3,12 kW

Passo 1

O enunciado do problema pede para encontrarmos a taxa transferência de calor de uma panela que evapora 2 kg de água em 30 minutos.

Para resolver esse problema, devemos fazer um balanço de energia, considerando que o calor transferido pela panela 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 2 kg de água a 1 atm, dividido pelo tempo em segundos para encontrar em forma de taxa, em kW.

Assim:

Q t r a n s f e r i d o =   m e v a p o r a d a ( h v a p o r   s a t u r a d o - h l í q u i d o   s a t u r a d o ) Δ t

Organizando os dados para esse problema, temos:

m e v a p o r a d a   = 2   k g P = 1   a t m =   101,325   k P a Δ t = 30 min ⁡ = 1800   s

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:

h l í q u i d o   s a t u r a d o = 419,06   k J / k g h v a p o r   s a t u r a d o = 2675,6   k J / k g

Logo, substituindo no balanço do calor transferido:

Q t r a n s f e r i d o = ( 2   k g ) ( 2675,6   k J / k g - 419,06   k J / k g )   1800   s =   2,51   k W

Resposta

Logo, a resposta é 2,51 kW, letra (a).

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