No contexto tecnológico do século XVIII — a era de ouro
da primeira Revolução Industrial —, a fornalha era o "coração"
energético de uma máquina térmica. Ela era o componente no
qual ocorria a conversão de energia química (do combustível) em
energia térmica (calor), a qual era posteriormente utilizada em
processos internos, sendo convertida parcialmente em trabalho
mecânico.
Nas máquinas de Newcomen, a fornalha era uma câmara
de combustão projetada para alimentar a caldeira. Esta, por sua
vez, consistia em um grande recipiente construído com o objetivo
de permitir a troca de calor entre a fornalha e a água em seu
interior, produzindo geralmente vapor sob altas pressões — o que
permite compará-la a uma grande panela de pressão.
Suponha que uma fornalha produza uma potência térmica
máxima de 40 kW e que 25% deste total sejam transferidos para
2 toneladas de água no interior de uma caldeira, inicialmente a
27 °C. Considerando que todas as trocas de calor da caldeira
ocorram apenas com a fornalha, adote o calor específico da água
como 4 J∙g−1 ∙°C−1 , o calor latente de vaporização da água como
2.160 J/g, a constante de Stefan-Boltzmann como
5,7 × 10−8 W/m2
e o comprimento da onda eletromagnética
correspondente à cor vermelha como 700 nm.
Com base nessas informações, julgue o item que se segue.
A energia cedida pela fornalha durante 20 minutos não é suficiente para vaporizar completamente 5 kg de água inicialmente a 10 °C.