Água deve ser fervida à pressào atmosférica em uma panela de aço inoxidável polido mecanicamente colocada em cima de uma unidade de aquecimento. A superficie interior da parte inferior da panela é mantida a 108^{\circ} \mathrm{C}. Se o diâmetro da parte inferior da panela é de 30 cm. Determinar:
a) a taxa de transferência de calor para a água, em W
b) a taxa de evaporação da água, \mathrm{em} \mathrm{kg} / \mathrm{s}.

Passo 1

O enunciado descreve ebulição da água à pressão atmosférica ( 100\circC de saturação) em uma panela de aço inox com a face interna aquecida a 108\circC. O que se pede é:
a) a taxa de calor \dot Q cedida à água, e
b) a taxa de evaporação de massa \dot m.
Para isso, em geral, usaríamos a relação
\dot Q = h\,A\,\bigl(T_\text{superfície}-T_\text{saturação}\bigr)íçã
e depois
\dot m = \frac{\dot Q}{h_\text{fg}},
onde h é o coeficiente global de transferência de calor por ebulição, A a área do fundo da panela, e h_\text{fg} o calor latente de vaporização da água.

Passo 2

Calcular a área do fundo da panela, sabendo o diâmetro D=0{,}30 m:
A = \frac{\pi D^2}{4} = \frac{\pi\,(0{,}30)^2}{4}\,\text{m}^2.
Mas, para avaliar numericamente \dot Q falta o valor do coeficiente de ebulição h.

Passo 3

Para seguir, também seria necessário o valor do calor latente de vaporização da água a 100\circC, h_\text{fg}\approx2{,}26\times10^6 J/kg. Contudo, sem h não podemos nem calcular \dot Q, logo tampouco \dot m.

Resposta

Não é possível determinar numericamente nem a taxa de calor nem a taxa de evaporação porque falta o valor do coeficiente de transferência de calor por ebulição h, informação essencial para aplicar as fórmulas.

Exercícios relacionados