Vapor a 1 atm e
entra em um radiador de calor e sai na forma de água a 1 atm e
. O calor de vaporização da água é
. Da energia total liberada na forma de calor, que porcentagem se deve ao resfriamento da água?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede:
- Dados fornecidos:
- Vapor entra a
e . - Sai como água líquida a
e . - Calor de vaporização (latente) da água:
.
- Vapor entra a
- O que se pede:
- Da energia total liberada na forma de calor durante o processo (condensação + resfriamento do líquido), que porcentagem corresponde ao resfriamento da água (ou seja, à diminuição de temperatura de
para ).
- Da energia total liberada na forma de calor durante o processo (condensação + resfriamento do líquido), que porcentagem corresponde ao resfriamento da água (ou seja, à diminuição de temperatura de
Passo 2
Entendendo as contribuições de calor: o calor total liberado tem duas partes principais, por unidade de massa (por grama, por conveniência):
- Calor liberado pela condensação do vapor a
: isto é o calor latente (unidade: ). Quando vapor condensa, a temperatura não muda durante a troca de fase; por grama, a energia liberada é . - Calor liberado pelo resfriamento do líquido de
para : isto é calor sensível, calculado por , onde: -
é o calor específico da água líquida (em ), -
é a variação de temperatura (em ).
-
Passo 3
Valor numérico do resfriamento (calor sensível): usar o calor específico da água líquida aproximado como
(valor padrão de referência).
- A variação de temperatura é
. - Portanto, por grama,
Passo 4
Calcular a energia total liberada por grama:
- Calor latente (condensação):
(dado). - Calor por resfriamento:
(calculado). - Soma (energia total liberada por grama):
Passo 5
Calcular a porcentagem da energia total que se deve ao resfriamento:
Simplificando a fração:
Convertendo para porcentagem: