Considere uma camara fria utilizada no congelamento de carne bovina. A produção é de
dia, a temperatura no ambiente externo a camara é
, a temperatura de congelamento é de
a temperatura de armazenamento da carne bovina é de
. A carne entra na camara a uma temperatura de
. O calor especifico antes e depois do congelamento é de
e
respectivamente e o calor latente de congelamento da carne é de
. O tempo de funcionamento da camara é de18 horas.
Qual a carga termica total do produto.
Qual a carga termica total do produto.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o exercício está pedindo e identificar o que precisamos para resolver. A gente tem uma câmara fria que está congelando carne bovina. A produção é de 4500 kg por dia, e queremos saber qual é a carga térmica total do produto, ou seja, a quantidade de calor que precisa ser removida para levar a carne da temperatura inicial até a temperatura final de armazenamento.
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica, principalmente sobre calor sensível e calor latente. Vamos usar fórmulas que envolvem o calor específico e o calor latente de congelamento da carne.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as etapas pelas quais a carne passa na câmara fria:
- Resfriamento da temperatura inicial (de 5°C para -2°C): Aqui, estamos baixando a temperatura da carne sem que ela congele. Isso é o que chamamos de calor sensível antes do congelamento.
- Congelamento (de -2°C para a mudança de estado): Quando a carne chega a -2°C, ela começa a congelar. Nesse ponto, precisamos remover o calor latente de congelamento.
- Resfriamento após o congelamento (de temperatura de congelamento para -20°C): Ap��s a carne congelar, ainda precisamos baixar a temperatura dela até o nível de armazenamento, o que envolve outro calor sensível, agora com um calor específico diferente.
Passo 3
Vamos calcular cada uma dessas etapas separadamente.
1. Calor sensível antes do congelamento:
A fórmula para o calor sensível é:
Onde:
-
= massa da carne (4500 kg) -
= calor específico antes do congelamento (3,2 kJ/kg°C) -
= variação de temperatura (5°C - (-2°C) = 7°C)
2. Calor latente de congelamento:
A fórmula para o calor latente é:
Onde:
-
= massa da carne (4500 kg) -
= calor latente de congelamento (56 kcal/kg)
3. Calor sensível após o congelamento:
A fórmula é similar ao primeiro calor sensível, mas usamos o calor específico após o congelamento:
Onde:
-
= massa da carne (4500 kg) -
= calor específico após o congelamento (1,6 kJ/kg°C) -
= variação de temperatura (-2°C - (-20°C)) = 18°C
Passo 4
Agora, vamos calcular cada
separadamente.
1. Calor sensível antes do congelamento:
2. Calor latente de congelamento:
Primeiro, vamos converter kcal para kJ (1 kcal = 4,184 kJ):
Primeiro, vamos converter kcal para kJ (1 kcal = 4,184 kJ):
3. Calor sensível após o congelamento:
Passo 5
Agora, somamos todos os calores para obter a carga térmica total:
Resposta
A carga térmica total do produto é de 1.288.800 kJ.