Enunciado

O propano líquido é normalmente usado como combustível para aquecer as casas, mover veículos (como empilhadeiras) e preencher tanques portáteis. Considere um tanque de propano que inicialmente contém 5 L de propano líquido à temperatura ambiente de 20 °C. Há um furo no tubo de conexão de um tanque de propano, e este começa a vazar. Determine a temperatura do propano quando a pressão do tanque cair para 1 atm. Determine também a quantidade total de calor transferido para o tanque para evaporar todo o propano do tanque.

Passo 1

O enunciado da questão pede para que se determine a temperatura de um tanque de 5 L (ou 0,005 m³) de propano com um vazamento à pressão de 1 atm. Para encontrar essa temperatura, iremos assumir que o propano se encontra em um estado de líquido saturado e iremos utilizar a Tabela A-3 do Çengel (página 912) para encontrar essa temperatura.

Posteriormente, devemos calcular a quantidade em massa de propano evaporado e o calor transferido para o tanque para evaporar essa quantidade.

Passo 2

Primeiro, devemos lembrar que para um líquido evaporar a uma determinada pressão ele deve atingir a temperatura de saturação ou temperatura de ebulição. De acordo com a Tabela A-3 (página 912), a temperatura de saturação (ou ebulição) do propano a 1 atm é -42,1 °C.

Passo 3

Para prosseguir com a resolução da questão, devemos calcular a massa de propano no tanque. Para isso, primeiro devemos consultar a massa específica (ρ) do propano a partir da Tabela A-3, onde encontramos um valor de 581 kg/m³.

Assim, podemos calcular a massa de propano a partir do produto do volume do tanque com a massa específica do líquido:

m = ρV = (581 kg/m³)(0,005 m³) = 2,905 kg

Passo 4

Por fim, devemos calcular o calor total transferido para o tanque para vaporizar todo o propano a partir do produto da massa do propano com o seu calor latente de vaporização ( h lv ):

Q = m h lv

Novamente, o calor latente de vaporização do propano pode ser encontrado na Tabela A-3, sendo ele 427,8 kJ/kg. Assim:

Q = m h lv = (2,905 kg)( 427,8 kJ/kg) = 1242,8 kJ

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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