- 55 Uma barra cilíndrica de cobre de
de comprimento e 4
de seção reta é bem isolada e não perde energia através da superfície. A diferença de temperatura entre as extremidades é
já que uma está imersa em uma mistura de água e gelo e a outra em uma mistura de água e vapor. (a) Com que taxa a energia é conduzida pela barra? (b) Com que taxa o gelo derrete na extremidade fria?
Passo 1
O enunciado dá uma barra cilíndrica de cobre de comprimento
e área de seção reta
, isolada termicamente, com diferença de temperatura
entre as extremidades. Pergunta (a) taxa de energia conduzida e (b) taxa de fusão de gelo no lado frio. Para (a) usamos a lei de Fourier para condução estacionária
e para (b) relacionamos essa potência à energia de fusão pelo calor latente de fusão do gelo
.
Passo 2
Adotando condutividade térmica do cobre
, calculamos
Passo 3
O calor conduzido derrete gelo à taxa
onde
. Assim,
Resposta
(a)
(b)
(b)