Um trocador de calor recebe água a
com vazão mássica de
e libera a
. Calcule a potência térmica em kW, assumindo
. Despreze perdas.
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede a potência térmica fornecida pela água:
- Vazão mássica da água:
. - Temperatura de entrada:
. - Temperatura de saída:
. - Calor específico (a pressão/temperatura considerada):
. - Desprezar perdas térmicas (tudo o calor trocado sai pela água).
O que se pede: calcular a potência térmica (em kW) transferida para a água.
Passo 2
Qual a fórmula que usamos e por quê (aula rápida)?
- Quando uma massa de fluido aquece de uma temperatura para outra, a taxa de energia térmica recebida pela massa é dada por:
onde:
-
é a potência térmica (energia por unidade de tempo) em ou , -
é a vazão mássica em , -
é o calor específico a pressão constante em , -
é a variação de temperatura em (ou ; a diferença é a mesma). - Explicação didática:
indica quanta energia (em kJ) é necessária para elevar 1 kg do fluido em 1 K. Multiplicando por quantos kg por segundo temos e pela variação de temperatura, obtemos kJ por segundo, que é kW.
Passo 3
Calcular a variação de temperatura:
Passo 4
Substituir os valores na fórmula e acompanhar as unidades (faça isso na prova para checar consistência):
Unidades:
, e
.
Passo 5
Fazer a conta passo a passo (sem calculadora: multiplicações simples):
Portanto
Passo 6
Comentário prático e dica para prova:
- Note que usar
em evita conversões: o resultado já vem em kW. Sempre cheque unidades assim. - Sobre algarismos significativos: com
(2 algarismos significativos) é razoável reportar o resultado como ou se quiser 3 s.f., mas deixar como mostra o valor calculado. Na prova, siga a regra de arredondamento que o professor pedir.