Oxig��nio líquido, que possui ponto de ebulição igual a e calor latente de vaporização de , é armazenado em um recipiente esférico cuja superfície externa possui um diâmetro de e está a uma temperatura de . O recipiente é guardado em um laboratório cujo ar e paredes se encontram a .
a) Se a emissividade da superfície for de 0,20 e o coeficiente de transferência de calor associado à convecção natural na superfícieexterna do recipiente for de , qual é a taxa, em , na qual o vapor de oxigênio deve ser retirado do sistema?
Passo 1
Fala, galera! Beleza? Vamos resolver essa questão!
O enunciado quer que a gente determine a taxa na qual o oxigênio deve ser retirado do sistema, se a emissividade da superfície for de e o coeficiente de transferência de calor associado à convecção natural na superfície externa do recipiente for de .
Nós sabemos que o oxigênio possui ponto de ebulição igual a e calor latente de vaporização de . Esse oxigênio está a uma temperatura dentro de um recipiente esférico de diâmetro , que está em um ambiente a temperatura .
Sendo assim, para calcular a taxa de vaporização do oxigênio, é necessário primeiro determinar a taxa total de calor transferido para o recipiente. Essa taxa é a soma das taxas de calor por convecção e radiação.
Vamos lá!
Passo 2
Vamos começar aplicando um balanço de energia no sistema:
Onde é a energia que entra e a energia que sai. Essas energias estão associadas a taxas de calor por convecção, radiação e evaporação:
Expandindo a equação, vamos ter:
Como temos que , ficamos com:
Isolando a taxa de vapor de oxigênio que deve ser retirada:
Então, substituindo os dados:
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Na nossa equação, vamos ter:
E calculando, ficamos com:
Valeu, galera! Até a próxima! 😉
