Question

Considere a experiência de Joule, constituída por um sistema de pás dentro de um recipiente contendo 182 g de água e termicamente isolado. A queda de uma massa de 15 kg amarrada a uma corda aciona o sistema de pás fornecendo trabalho para dentro do sistema termicamente isolado. Se a massa cai 10,0 m e sendo que, aproximadamente, toda a energia potencial vai para dentro do sistema, qual será o aumento da temperatura, em Celsius, da água quando o sistema de pás cessar seu movimento? (considere para a aceleração da gravidade o valor de 9,8 m/s², o calor específico da água 1 cal/g.∘C e uma caloria é 4,186 J).

Answer 1

O aumento da temperatura, em Celsius, da água quando o sistema de pás cessar seu movimento será de aproximadamente 1,97°C.

Trabalho e Energia

Quando a massa de 15 kg cai de uma altura de 10 metros, ela realiza um trabalho transformando energia potencial gravitacional em energia cinética e depois em energia térmica.

A energia potencial gravitacional pode ser calculada da seguinte forma-

Epg = mgh

Onde,

• m = massa
• g = gravidade
• h = altura

Calculando a energia fornecida pela queda da massa-

Epg = 15. 10. 10

Epg = 1500 Joules

Para converter a energia fornecida de Joules para calorias, iremos realizar uma regra de três simples-

1 Cal --------------- 4,186 J

Q ---------------------- 1500 J

Q ≅ 358 Cal

Essa energia proveniente da queda da massa de 15 kg será convertida em energia cinética das pás e depois em aumento da temperatura da água-

Q = mcΔT

358 = 182. 1. ΔT

ΔT ≅ 1,97°C

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