Enunciado

Repita o Problema 3-131 para o isobutano.

Passo 1

Ao ler o enunciado da questão anterior substituindo “propano” por “isobutano”, pode-se perceber que ele pede para que se determine a temperatura de um tanque de 5 L (ou 0,005 m³) de isobutano com um vazamento à pressão de 1 atm. Para encontrar essa temperatura, iremos assumir que o isobutano se encontra em um estado de líquido saturado e iremos utilizar a Tabela A-3 do Çengel (página 912) para encontrar essa temperatura.

Posteriormente, devemos calcular a quantidade em massa de isobutano evaporado e o calor transferido para o tanque para evaporar essa quantidade.

Passo 2

Primeiro, devemos lembrar que para um líquido evaporar a uma determinada pressão ele deve atingir a temperatura de saturação ou temperatura de ebulição. De acordo com a Tabela A-3 (página 912), a temperatura de saturação (ou ebulição) do isobuano a 1 atm é -11,7 °C.

Passo 3

Para prosseguir com a resolução da questão, devemos calcular a massa de isobutano no tanque. Para isso, primeiro devemos consultar a massa específica (ρ) do isobutano a partir da Tabela A-3, onde encontramos um valor de 593,8 kg/m³.

Assim, podemos calcular a massa de isobutano a partir do produto do volume do tanque com a massa específica do líquido:

m = ρV = (593,8 kg/m³)(0,005 m³) = 2,969 kg

Passo 4

Por fim, devemos calcular o calor total transferido para o tanque para vaporizar todo o isobutano a partir do produto da massa do isobutano com o seu calor latente de vaporização ( h_lv ):

Q = m h_lv

Novamente, o calor latente de vaporização do isobutano pode ser encontrado na Tabela A-3, sendo ele 367,1 kJ/kg. Assim:

Q = m h_lv = (2,969 kg)( 367,1 kJ/kg) = 1089,9 kJ

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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