Um produtor precisa reduzir o teor de água de 1,00 kg de produto úmido de 40,0% m/m para 12,0% m/m. Calcule a…

Questão

Um produtor precisa reduzir o teor de água de 1,00 kg de produto úmido de 40,0% m/m para 12,0% m/m. Calcule a energia térmica mínima necessária para evaporar a água removida, assumindo água inicial a 25,0 °C, vaporação a 100,0 °C, c_água = 4,18 kJ·kg-1·K-1 e L_vap = 2256 kJ·kg-1. Indique duas medidas sustentáveis para reduzir o consumo energético.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo: massa de água inicial = 0,40 kg; final = 0,12 kg; água removida = 0,28 kg. Calor sensível: Q_s = m·c·?T = 0,28·4,18·(100-25)=0,28·4,18·75=87,8 kJ. Calor latente: Q_l = m·L = 0,28·2256=631,7 kJ. Energia mínima ˜ Q_s+Q_l = 719,5 kJ (˜7,20×10^2 kJ). Medidas sustentáveis: (1) secagem solar ou estufa solar para reduzir energia convencional necessária; (2) reaproveitamento de calor residual (trocador de calor nos gases de exaustão) ou uso de calor de biomassa/resíduos para reduzir consumo de combustíveis fósseis.

Explicação

O cálculo da energia térmica necessária para evaporar a água leva em consideração tanto o calor sensível, que aquece a água até a temperatura de vaporização, quanto o calor latente, que é a energia necessária para a mudança de estado de líquido para vapor. As medidas sustentáveis propostas visam reduzir o consumo de energia convencional, utilizando fontes renováveis e aproveitando calor que, de outra forma, seria desperdiçado. Isso não apenas diminui os custos operacionais, mas também contribui para a preservação ambiental.

Raio-X da questão

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