Uma câmara frigorífica deve levar 10 kg de frango de 10 a-18 ^circ C, para posterior estocagem. A câmara funciona com um sistema de compressão de amônia, que opera com temperaturas de evaporação e condensação de -40^circ C e 40^circ C, 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. MN H,=3,95 kg

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:
Q = m cdot c cdot De
onde:
  • Q = 10 , kg times 2,7 , kJ/kg°C times 14°C = 378 , kJ 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:
Qamônia = Q times 0,7 = 378 , kJ times 0,7 = 264,6 , kJ ô

Passo 4

Agora, vamos relacionar essa quantidade de calor com a massa de amônia necessária. Para isso, usamos a fórmula:
Q = m cdot hevap
onde:
  • m = Qhevap = 264,6 , kJ1371 , kJ/kg approx 0,193 , kg 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.

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