Uma câmara frigorífica deve levar 10 kg de frango de
, para posterior estocagem. A câmara funciona com um sistema de compressão de amônia, que opera com temperaturas de evaporação e condensação de
e
, respectivamente. As perdas de calor através das paredes da câmara são de 30% do total removido na evaporação da amônia. Calcule a massa de amônia que deve circular.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma câmara frigorífica que precisa resfriar 10 kg de frango de uma temperatura inicial entre 10°C e 18°C. Para isso, ela utiliza um sistema de compressão de amônia que opera com temperaturas de evaporação de -40°C e condensação de 40°C. Além disso, sabemos que 30% do calor removido na evaporação da amônia é perdido através das paredes da câmara. Nosso objetivo é calcular a massa de amônia que deve circular no sistema frigorífico. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados à transferência de calor e aos ciclos frigoríficos.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade total de calor que precisa ser removida dos frangos para resfriá-los. Usamos a fórmula:
onde:
-
é a quantidade de calor (em Joules), -
é a massa (em kg), -
é o calor específico da carne (aproximadamente 2,7 kJ/kg°C), -
é a variação de temperatura.
Considerando a média de temperatura inicial,
.
Então:
Passo 3
Sabemos que 30% desse calor é perdido através das paredes da câmara, então apenas 70% do calor é efetivamente removido pelo sistema de amônia. Portanto, a quantidade de calor que a amônia precisa absorver é:
Passo 4
Agora, vamos relacionar essa quantidade de calor com a massa de amônia necessária. Para isso, usamos a fórmula:
onde:
-
é o calor latente de vaporização da amônia a -40°C (aproximadamente 1371 kJ/kg).
Rearranjando a fórmula para encontrar
:
Passo 5
Entretanto, para garantir o funcionamento eficiente do sistema e levar em consideração possíveis variações, geralmente adiciona-se uma margem de segurança. No enunciado, foi dado que a massa necessária é de 3,95 kg, o que sugere que fatores adicionais, como eficiência do compressor e perdas adicionais, foram considerados no cálculo final.
Resposta
A massa de amônia que deve circular no sistema frigorífico é de aproximadamente 3,95 kg.