Deseja-se aquecer ar através de um tubo horizontal. O ar entra no tubo a
e
e o deixa a
e
. Sabendo-se que o tubo é alimentado com
de ar e que o calor específico médio nessa faixa de temperatura é de 0,24
, determinar quantas calorias por hora devemos fornecer. [Resp.: 241,2 kcal/h]
Passo 1
O enunciado diz que a gente quer esquentar ar num tubo, fazendo-o entrar a
e
m/s e sair a
e
m/s, com vazão mássica de
kg/s. O calor específico médio vale
cal/(kg °C).
Conteúdo: balanço de energia para volume de controle (1ª lei da termodinâmica), incluindo variação de energia térmica (sensível) e variação de energia cinética. Vamos precisar da fórmula
Conteúdo: balanço de energia para volume de controle (1ª lei da termodinâmica), incluindo variação de energia térmica (sensível) e variação de energia cinética. Vamos precisar da fórmula
e depois converter de cal/s para cal/h (x 3600) e para kcal.
Passo 2
Calcular a energia térmica sensível por segundo:
ΔT = .
Como kg/s,
ΔT =
Como
Passo 3
Calcular a variação de energia cinética por segundo:
Como queremos em calorias:
cal
J,
$$200;J/kg;\big/,4{,}186
\approx47{,}8;cal/kg.
\dot Q_{\rm cinético}=47{,}8;cal/s.$$
Passo 4
Somar as duas contribuições:
Passo 5
Converter para calor por hora e para kcal:
Resposta
Para aquecer o ar nas condições dadas, precisamos fornecer 241,2 kcal/h.