Questāo 2- Para uma câmara de congelamento, uma das parcelas mais importantes na determinaçăo da “carga térmica de refrigeração” é a parcela referente à energia a ser retirada do produto. Para uma determinada câmara que deve congelar carne bovina na quantidade de 1000 Kg diários, que entram na câmara com temperatura de 24^{\circ} \mathrm{C} e após 20 h deve chegar à temperatura de -18^{\circ} \mathrm{C}, sabendo-se que a temperatura de congelamento do produto é -1^{\circ} \mathrm{C} e que o calor específico da carne bovina antes do congelamento, após o congelamento e durante o congelamento são respectivamente 0,8 \mathrm{kcal} / \mathrm{kg}^{\circ} \mathrm{C}, 0,45 \mathrm{kcal} / \mathrm{kg}{ }^{\circ} \mathrm{C} e 56 \mathrm{kcal} / \mathrm{kg}. Pergunta-se: qual a “carga térmica”, em [Kcal/h], será a parcela de energia a ser retirada do produto?

Passo 1

O enunciado pede a parcela de energia a ser retirada do produto, ou seja, a carga térmica associada ao resfriamento sensível antes do congelamento, à mudança de fase e ao resfriamento sensível após o congelamento. Sabemos que a massa é 1000\\ \mathrm{kg}, a temperatura inicial é 24^\circ\mathrm{C}, a temperatura de congelamento é -1^\circ\mathrm{C}, a temperatura final é -18^\circ\mathrm{C}, o tempo total é 20\\ \mathrm{h} e os calores específicos são c_1=0,8\\ \mathrm{kcal/kg}^\circ\mathrm{C}, L=56\\ \mathrm{kcal/kg} e c_2=0,45\\ \mathrm{kcal/kg}^\circ\mathrm{C}.

Passo 2

Calcular a energia sensível removida de 24^\circ\mathrm{C} a -1^\circ\mathrm{C}:
Q_1 = m\,c_1\,\Delta T
Q_1 = 1000 \times 0,8 \times \bigl(24 - (-1)\bigr) = 1000 \times 0,8 \times 25 = 20000\\ \mathrm{kcal}

Passo 3

Calcular a energia latente de congelamento a -1^\circ\mathrm{C}:
Q_2 = m \, L
Q_2 = 1000 \times 56 = 56000\\ \mathrm{kcal}

Passo 4

Calcular a energia sensível removida de -1^\circ\mathrm{C} a -18^\circ\mathrm{C}:
Q_3 = m\,c_2\,\Delta T
Q_3 = 1000 \times 0,45 \times \bigl((-1) - (-18)\bigr) = 1000 \times 0,45 \times 17 = 7650\\ \mathrm{kcal}

Passo 5

Somar as parcelas e dividir pelo tempo de 20\\ \mathrm{h}:
Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 20000 + 56000 + 7650 = 83650\\ \mathrm{kcal}
\dot Q = \frac{Q_{\text{total}}}{20} = \frac{83650}{20} = 4182,5\\ \mathrm{kcal/h}

Resposta

A parcela de energia a ser retirada do produto é \,4182,5\\ \mathrm{kcal/h}.

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