07 O Professor Gomes conta que um vaporizador contínuo possui um bico pelo qual entra água a
de tal maneira que o nível de água no vaporizador permanece constante. O vaporizador utiliza 800 W de potência, consumida no aquecimento da água até
e na sua vaporização a
. Determine a vazão de água pelo bico
.
Dados:
calor específico sensível da água
densidade absoluta da água
Dados:
calor específico sensível da água
densidade absoluta da água
Passo 1
O enunciado pede a vazão de água pelo bico em
. As informações fornecidas e usadas são:
O enunciado não deu explicitamente o calor latente de vaporização, por isso usarei o valor padrão para água à
:
Resumo do que é pedido: determinar a vazão volumétrica em
sabendo que a potência é gasta em aquecer a água de
a
e em vaporizá‑la a
.
Passo 2
Entender as energias envolvidas por massa de água: para cada quilograma que entra, há duas contribuições de energia:
- aquecimento sensível de
até , dado por , onde . Aqui é o calor específico (energia necessária para elevar 1 kg em 1 °C). - vaporização a
, cuja energia por kg é o calor latente .
Aplicando números:
Expliquei cada símbolo:
em
,
em
, e o produto dá J/kg.
Passo 3
Energia total necessária para transformar
de água fria em vapor a
é:
Substituindo os valores:
Ou seja, para cada quilograma de água que entra e sai como vapor é preciso aproximadamente
.
Passo 4
A potência
(em
) é a energia fornecida por unidade de tempo. Se cada quilograma precisa de
joules, a vazão mássica
(em
) é
Substituindo:
Interpretação: isso significa que a cada segundo entram cerca de
kg de água.
Passo 5
Converter a vazão mássica em vazão volumétrica e depois em
. A relação entre vazão mássica
e vazão volumétrica
é
onde
é a densidade em
. Assim:
Como
, em
:
Passo 6
Arredondamento e interpretação final: com os dados e constantes padrão usados, a vazão pela torneira/bico é aproximadamente
. Isso dá uma ideia prática: em um minuto seria cerca de
— bem pequena, o que faz sentido para 800 W de potência usada em vaporização contínua.