Questão 53
FUVEST 2001
(FUVEST - 2001 - 1a fase)
O processo de pasteurização do leite consiste em aquecê-lo a altas temperaturas, por alguns segundos, e resfriá-lo em seguida. Para isso, o leite percorre um sistema, em fluxo constante, passando por três etapas:
I) O leite entra no sistema (através de A), a 5 oC, sendo aquecido (no trocador de calor B) pelo leite que já foi pasteurizado e está saindo do sistema.
II) Em seguida, completa-se o aquecimento do leite, através da resistência R, até que ele atinja 80 oC. Com essa temperatura, o leite retorna a B.
III) Novamente, em B, o leite quente é resfriado pelo leite frio que entra por A, saindo do sistema (através de C), a 20 oC.
Em condições de funcionamento estáveis, e supondo que o sistema seja bem isolado termicamente, pode-se afirmar que a temperatura indicada pelo termômetro T, que monitora a temperatura do leite na saída de B, é aproximadamente de
20 oC.
25 oC.
60 oC.
65 oC.
75 oC.
Gabarito:
65 oC.
Resolução:
Como o fluxo de leite é constante em todos os trechos do processo, podemos afirmar que a massa do leite que entra em B fria é a mesma que entra em B pelos canos já pasteurizada..
como iremos trocar calor entre eles, teremos que
Como as massas e os calores específicos são iguais basta analisarmos as variações de temperatura...
Daí:
1) o leite pasteurizado entra a 80°C e sai a 20°C, caindo portanto em 60°C sua temperatura
2) Para que o calor recebido seja o mesmo que doado, analogamente o leite frio tem que aumentar sua temperatura em 60°C
Logo a temperatura final do leite que sai de B vale:
T = 5 + 60 = 65°C
OBS.:
É muito importante observar que nessa questão não ocorre equilíbrio térmico já que o leite sempre está fluindo pelo cano, ou seja, o leite pasteurizado sempre troca calor com o leite frio (a 5°C) e o leite frio sempre troca calor com o leite pasteurizado a 80°C. Portanto, só haveria equilíbrio térmico se o leite pasteurizado esfriasse até chegar a 5°C. Nessa questão, portanto, só ocorre trocas constantes de calor !!!
Dúvidas e sugestões?! Comentem !!!