Considere uma camara fria utilizada no congelamento de carne bovina. A produção é de 4500 Kg / dia, a temperatura no ambiente externo a camara é 32^circ C, a temperatura de congelamento é de -2^circ C a temperatura de armazenamento da carne bovina é de -20^circ C. A carne entra na camara a uma temperatura de 5^circ C. O calor especifico antes e depois do congelamento é de 3,2 kJ / kg^circ C e 1,6 kJ / kg^circ C respectivamente e o calor latente de congelamento da carne é de 56 kcal / kg. O tempo de funcionamento da camara é de18 horas.
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:
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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:
Q1 = m cdot c1 cdot De
Onde:
  • Q2 = m cdot L = massa da carne (4500 kg)
  • Q3 = m cdot c2 cdot De = 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 Q1 = 4500 , kg times 3,2 , kJkg°C times 7 , °C separadamente.
1. Calor sensível antes do congelamento:
Q1 = 4500 times 3,2 times 7
Q1 = 100800 , kJ
Q2 = 4500 , kg times 56 , kcalkg times 4,184 , kJkcal
2. Calor latente de congelamento:
Primeiro, vamos converter kcal para kJ (1 kcal = 4,184 kJ):
Q2 = 4500 times 56 times 4,184
Q2 = 1058400 , kJ
Q3 = 4500 , kg times 1,6 , kJkg°C times 18 , °C
3. Calor sensível após o congelamento:
Q3 = 4500 times 1,6 times 18
Q3 = 129600 , kJ

Passo 5

Agora, somamos todos os calores para obter a carga térmica total:
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3
Qtotal = 100800 , kJ + 1058400 , kJ + 129600 , kJ
Qtotal = 1288800 , kJ

Resposta

A carga térmica total do produto é de 1.288.800 kJ.

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