Question

Termofísica
No interior de uma panela de pressão há certa massa de água inicialmente a 20°C. O conjunto é aquecido por uma fonte térmica de potência constante. O gráfico abaixo mostra o comportamento da temperatura da água em função do tempo.
O instante "t" refere-se ao momento em que 1/3 da massa de água já se encontra em estado de vapor. Considerando que o calor específico da água seja 1cal/g , que 1cal seja igual a 4 joules e que as condições experimentais tenham sido mantidas inalteradas, assinale a alternativa que indica o valor de "t"
A) 2,6 min
B) 5,6
C) 6,3
D) 8,3
E) 9,6

Answer 1

Dados do exercício:

• T0 = 20 °C

• Tf = 120 °C

• P = constante

• t0 = 2 min

• tf = t

Nesse instante (t):

• $m = \frac{1}{3}.mH2O$  (tornou-se vapor)            

Até os dois minutos, tivemos uma troca de calor na qual não há mudança de estado físico.

Portanto, podemos utilizar a fórmula: Q = m.c.ΔT

Onde m é toda a massa de água que passou por esse processo até inicial a mudança de fase (que ocorre em temperatura constante).

c = 1 cal/g.°C

ΔT = Tf - Ti = 120 - 20 => ΔT = 100 °C

Dessa maneira:

Q = mH2O.1.100

Q = 100.mH2O

Em seguida, temos a mudança de estado.

Nela, podemos usar: Q1 = m.L

Note que um terço da massa de água passou por essa mudança de estado.

$m = \frac{1}{3}.mH2O$  

L = 540 cal/g

Sendo assim:

$Q1 = \frac{1}{3}.mH2O.540$

Q1 = 180.mH2O

E agora?

Bom, o enunciado nos diz que a potência da fonte térmica (quem forneceu o calor para esse sistema) é constante.

Ou seja: $P = \frac{E}{t} = constante$

(A razão entre a variação de energia e a variação de tempo é constante)

(Temos as energias térmicas e um tempo)

Q = 100.mH2O

t = 2 min

Q1 = 180.mH2O

t1 = x (queremos saber)

$\frac{Q}{t} = \frac{Q1}{t1} = constante$

$\frac{100.mH2O}{2} = \frac{180.mH2O}{x}$

$x = \frac{180}{100}.2$

x = 3,6 min

Ou seja, demoram 3,6 minutos para que a energia necessária para transformar um terço da massa de água em vapor seja fornecida.

Como, até então, já tinham se passado 2 minutos, vamos somar:

3,6 + 2 = 5,6 min

Resposta: B) 5,6 min

Espero ter ajudado. :)

Aprenda mais em:

1) Termômetros: https://brainly.com.br/tarefa/22912564

2) Calor: https://brainly.com.br/tarefa/22855709