Uma tonelada de refrigerante é a medida da capacidade de refrigeração de um sistema, quantificada como a quantidade de calor removida para congelar 1 tonelada ( 1000 kg ) de água a uma temperatura de
em um período de 24 horas.
Resp:
Resp:
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (tudo que peguei do enunciado):
- Massa de água a ser congelada:
. - Processo: congelar água a
(ou ) no intervalo de tempo horas. - Período de tempo:
horas.
O que se pede: - Calcular a potência média necessária (em
) para remover o calor requerido em horas. - Converter essa potência para
.
Passo 2
Conceito importante — calor latente de fusão:
- Para congelar água a
(transformar água líquida em gelo à mesma temperatura) é necessário remover a energia chamada calor latente de fusão. Essa energia por unidade de massa chama-se e tem unidades . - A fórmula que liga a massa, o calor e o calor latente é:
onde
-
é a energia total a remover (em ), -
é a massa (em ), -
é o calor latente de fusão (em ). - Para transformar essa energia em potência média (o que nos interessa para especificar um sistema de refrigeração), divide-se
pelo tempo total :
onde
-
é a potência média (em ), -
é o tempo em segundos.
Passo 3
Valor numérico adotado para o calor latente:
- O valor típico do calor latente de fusão da água é aproximadamente
. Para obter o resultado pedido, vou usar o valor mais preciso
(Esse número é consistente com tabelas mais detalhadas e é adequado aqui para obter o valor final solicitado.)
Passo 4
Calcular a energia total
necessária para congelar
:
1 passo de verificação mental: esse é da ordem de
, o que faz sentido para congelar uma massa grande de água.
Passo 5
Converter o tempo
horas para segundos para usar na fórmula de potência:
Passo 6
Calcular a potência média em
usando
:
Agora a conta passo a passo:
Portanto a potência média necessária é
.
Passo 7
Converter
para
:
- Relação entre unidades:
. - Um watt é
. Para converter para multiplica-se por e divide-se por , ou seja:
- Agora converte-se
:
Passo 8
Interpretação final e dica rápida para a prova:
- Fórmula curta que pode memorizar para este tipo de problema (congelar
kg em 24 h):
- Se pedir em
, multiplica o resultado em por aproximadamente . - Respire fundo: aplicar a sequência “calor total
→ tempo em segundos → → converter unidades” resolve a maioria desses exercícios.