Calcule a quantidade de calor que atravessa uma janela de vidro com 150cm de comprimento,
30cm de largura e 1,2mm de espessura, supondo que a temperatura interna é 25°C e a temperatura
externa é 8°C.
Uma barra de cobre de 250g é aquecida a 100°C é colocada em um recipiente que contém 300g
de água a 30°C. Determine a temperatura final da mistura nos seguintes casos: (a) O sistema está
totalmente isolado; (b) O cobre perde 5% de energia térmica ao ser colocado em contato com a
água.
Por favor, preciso de ajuda
Respostas
A temperatura do sistema será, respectivamente, 35,09 ºC e 34,85 ºC.
Vamos utilizar os conceitos de Termodinâmica para responder cada questão, separadamente.
1) O fluxo de calor através de uma janela é dado pela fórmula:
φ = kAΔT/e
, onde φ é o fluxo de calor através da janela, k a constante de condutividade térmica do vidro da janela (k = 0,8 w/mK para o vido comum), A a área da janela, ΔT a variação de temperatura entre o ambiente externo e o ambiente interno e e é a espessura da janela.
Substituindo os dados fornecidos:
φ = (0,8*1,5*0,3*(25 - 8 + 273))/0,0012 = 87000 J/s = 87 kJ/s
Vale ressaltar que convertemos ΔT de ºC para Kelvins.
2) O calor específico do cobre vale 0,094 cal/gºC e da água vale 1 cal/gºC.
Aplicando o principio da conservação da quantidade de calor dos sistemas, teremos:
a) Qcobre + Qágua = 0
mcΔT + mcΔT = 0
250*0,094*(θ - 100) + 300*1*(θ - 30) = 0
23,5*(θ - 100) + 300*(θ - 30) = 0
23,5θ - 2350 + 300θ - 9000 = 0
323,5θ = 11350
θ = 11350/323,5 = 35,09 ºC
b) Se o cobre perde 5% de energia térmica restam 95% da energia do mesmo somente para a troca de calor com a água. Portanto, novamente:
0,95Qcobre + Qágua = 0
0,95*250*0,094*(θ - 100) + 300*1*(θ - 30) = 0
22,33*(θ - 100) + 300*(θ - 30) = 0
22,33θ - 2233 + 300θ - 9000 = 0
322,33θ = 11233
θ = 11233/322,33 = 34,85 ºC
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