A figura representa uma maneira barata e portátil de resfriar bebidas.
O líquido é inserido à temperatura ambiente T1 em um funil (1) e é conduzido através de canos de aço longos e finos que atravessam o interior de um recipiente preenchido com gelo e isolado termicamente (2), até atingir uma torneira externa (3) por onde a bebida é servida a uma temperatura menor T2. Após o derretimento do gelo, a água formada no recipiente (2) pode ser dispensada por uma saída auxiliar (4) e o gelo pode ser então reposto, mantendo o sistema de resfriamento portátil em funcionamento.
Um pequeno ajuste que proporcionaria uma redução ainda maior na temperatura T2 do líquido servido seria
- A) reduzir da área da encanação de aço para reduzir o fluxo de líquido e os ganhos de calor do líquido por convecção.
- B) aumentar a extensão do encanamento de aço para proporcionar uma maior área de contato e um tempo maior para a troca de calor com o gelo.
- C) aumentar a quantidade de gelo do recipiente (2), de forma que o sistema seria capaz de retirar mais calor do líquido.
- D) melhorar o isolamento térmico do recipiente (2), evitando assim a troca de calor entre o gelo e o ambiente.
- E) revestir internamente o encanamento de aço com um material espelhado para assim evitar que o líquido perca calor por radiação.
Resposta:
A alternativa correta é letra B) aumentar a extensão do encanamento de aço para proporcionar uma maior área de contato e um tempo maior para a troca de calor com o gelo.
Gabarito: LETRA B.
a) reduzir da área da encanação de aço para reduzir o fluxo de líquido e os ganhos de calor do líquido por convecção. INCORRETA.
Sabemos que, de acordo com a lei de Fourier, o fluxo de calor, taxa temporal de calor que flui por um corpo, é dada por:
Phi = dfrac { Q } { Delta t } = dfrac { k cdot A cdot Delta T } { L } tag 1
Onde k é a condutividade térmica, A a área, Delta T a diferença de temperatura e L o comprimento.
Note que Phi e A são diretamente proporcionais, de forma que a redução da área de encanação implica em redução do fluxo de calor. Ou seja, o líquido perde menos calor para o sistema, e a redução não seria maior. Alternativa incorreta.
b) aumentar a extensão do encanamento de aço para proporcionar uma maior área de contato e um tempo maior para a troca de calor com o gelo. CORRETA.
Como podemos ver na equação (1), Phi e A são diretamente proporcionais, de forma que o aumento da extensão do encanamento de aço implica em um aumento da área de contato e, consequentemente, do fluxo de calor. Alternativa correta.
c) aumentar a quantidade de gelo do recipiente (2), de forma que o sistema seria capaz de retirar mais calor do líquido. INCORRETA.
Aumentar a quantidade de gelo do recipiente (2) faria com que o calor fosse retirado mais rápido do líquido, mas não aumentaria a quantidade de calor retirado do líquido, uma vez que a diferença de temperatura seria a mesma. Alternativa incorreta.
d) melhorar o isolamento térmico do recipiente (2), evitando assim a troca de calor entre o gelo e o ambiente. INCORRETA.
Melhorar o isolamento térmico do recipiente faria com que a bebida ficasse resfriada por mais tempo, mas não reduziria ainda mais a temperatura do líquido servido. Alternativa incorreta.
e) revestir internamente o encanamento de aço com um material espelhado para assim evitar que o líquido perca calor por radiação. INCORRETA.
Assim como na alternativa anterior, essa medida faria com que a bebida ficasse resfriada por mais tempo, mas não reduziria ainda mais a temperatura do líquido servido. Alternativa incorreta.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (b).
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