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Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual circulam 18 litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura ambiente (20ºC) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por uma tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada. Em uma fábrica, o líquido a ser resfriado na tubulação principal é também água, a 85 ºC, mantida a uma vazão de 12 litros por minuto.
Quando a temperatura de saída da água da serpentina for 40 ºC, será possível estimar que a água da tubulação principal esteja saindo a uma temperatura T de, aproximadamente,
- A) 75 ºC
- B) 65 ºC
- C) 55 ºC
- D) 45 ºC
- E) 35 ºC
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Resposta:
A alternativa correta é letra C
A estratégia para a resolução da questão é perceber que o sistema pode ser tratado como sendo isolado, assim, a soma dos calores totais é zero (princípio da conservação de energia). Dessa forma, como a água da serpentina é aquecida, esperamos que a água na tubulação seja resfriada, o que está de acordo com o enunciado. Chamando ms a massa de água na serpentina, mp a massa de água na tubulação principal e C o calor específico da água, equacionando, temos:
Como o fluxo de água na serpentina e na tubulação principal são conhecidos (18 litros/minuto e 12 litros/minuto, respectivamente), supondo que a densidade da água seja de 1kg/litro, para um tempo t qualquer, as massas de água serão:
Cancelando os calores específicos e o tempo, chegamos que T= 55º C, que é a alternativa C.
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