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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 147

Uma panela ferve água em um fogão ao nível do mar. Durante 10 min de ebulição, observa-se que 200 g de água evaporaram. A taxa de transferência de calor para a água é

(a) 0,84 kJ/min (b) 45,1 kJ/min (c) 41,8 kJ/min (d) 53,5 kJ/min (e) 225,7 kJ/min

Passo 1

O enunciado do problema pede para encontrarmos a taxa transferência de calor de uma panela que evapora 0,2 kg de água em 10 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.

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   = 0 , 2   k g P   ( n í v e l   d o   m a r ) = 1   a t m   =   101,325   k P a Δ t = 1 0 min ⁡ =

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 = ( 0 , 2   k g ) ( 2675,6   k J / k g - 419,06   k J / k g )   10   m i n =   4 5 , 1   k J / m i n

Resposta

Logo, a resposta é 45,1 kJ/min, letra (b).

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