Um fornecimento de 50 kg de frango a 6^circ C contido numa caixa deve ser congelado a -18 ^circ C. Determine a quantidade de calor que é necessário remover do frango. O calor latente do frango é de 247 kJ / kg e o calor especifico é de 3,32 kJ /(kg^circ C) acima do ponto de congelamento e de 1,77 kJ /(kg^circ C) abaixo deste. A temperatura
de congelamento do frango é de -2,8 ^circ C

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre termodinâmica que envolve o congelamento de frango. O que a gente precisa fazer aqui é calcular a quantidade de calor que a gente precisa tirar dos 50 kg de frango para passar de 6°C para -18°C. Para isso, vamos usar conceitos de calor específico e calor latente. Vamos dividir o processo em três etapas: resfriar o frango até o ponto de congelamento, congelar o frango e depois resfriá-lo ainda mais abaixo do ponto de congelamento.

Passo 2

Primeiro, vamos resfriar o frango de 6°C até a temperatura de congelamento, que é -2,8°C. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Q1 = m cdot c1 cdot De
Onde:
  • $ m = 50 , kg $ (massa do frango)
  • $ c_1 = 3,32 , kJ/(kg°C) $ (calor específico acima do ponto de congelamento)
  • $ \Delta T = T_{final} - T_{inicial} = (-2,8) - 6 = -8,8°C $
Então:
m = 50 , kg
Notou que o c1 = 3,32 , kJ/(kg°C) é negativo porque estamos tirando calor, mas como a quantidade de calor removido é positiva, ignoramos o sinal.

Passo 3

Agora, vamos congelar o frango na temperatura de -2,8°C. Aqui, usamos o calor latente de congelamento, que é o calor necessário para mudar o estado físico sem alterar a temperatura. A fórmula é:
Q2 = m cdot L
Onde:
  • $ L = 247 , kJ/kg $ (calor latente do frango)
Então:
L = 247 , kJ/kg

Passo 4

Por último, precisamos resfriar o frango já congelado de -2,8°C até -18°C. Para isso, usamos novamente o calor sensível, mas agora com o calor específico abaixo do ponto de congelamento:
Q3 = m cdot c2 cdot De
Onde:
  • $ c_2 = 1,77 , kJ/(kg°C) $
  • $ \Delta T = -18 - (-2,8) = -15,2°C $
Então:
c2 = 1,77 , kJ/(kg°C)

Resposta

Somando todas as quantidades de calor removidas:
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 1460,8 + 12350 + 1345,2 = 15156 , kJ
Então, a quantidade total de calor que precisa ser retirada do frango é 15.156 kJ.

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