Uma forma de gelo com capacidade de
é preenchida com água filtrada à
. Esta forma é levada ao freezer a uma temperatura de
. Considerando que o freezer resfria o sistema com uma taxa de transferência de calor constante e igual a 64 W , calcule o tempo necessário para que a água entre em equilíbrio térmico com o freezer. Considere
(água)=4190 J/(kg. K),
gelo
. Dê a resposta com 2 algarismos significativos.
Resposta:
Passo 1
O enunciado dá uma forma com água de volume
inicialmente a
, levada a um freezer a
com taxa de remoção de calor constante de
. Para resolver, precisamos calcular o calor total a ser removido, somando:
- Resfriamento da água de
a . - Congelamento a
. - Resfriamento do gelo de
a .
Usaremos, , .
Passo 2
Calcular a massa de água, sabendo que a densidade da água é aproximadamente
:
Passo 3
Calor para resfriar a água de
até
:
Passo 4
Calor para congelar a água a
:
Passo 5
Calor para resfriar o gelo de
a
:
Passo 6
Somar os três termos para obter o calor total a remover e dividir pela potência para achar o tempo:
Resposta
Tempo necessário
(aprox.
min).