O Inmetro procedeu à análise de garrafas térmicas com ampolas de vidro, para manter o consumidor informado sobre a adequação dos produtos aos Regulamentos e Normas Técnicas. Uma das análises é a de eficiência térmica. Nesse ensaio, verifica-se a capacidade da garrafa térmica de conservar o líquido aquecido em seu interior por determinado tempo. A garrafa é completada com água a 90 °C até o volume total. Após 3 horas, a temperatura do líquido é medida e deve ser, no mínimo, de 81 °C para garrafas com capacidade de 1 litro, pois o calor específico da água é igual a 1 cal/g °C.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. A gente tem uma garrafa térmica de 1 litro cheia com água a 90 °C. Após 3 horas, a temperatura da água deve estar no mínimo em 81 °C para que a garrafa seja considerada eficiente pelo Inmetro. A gente vai precisar usar o conceito de calor específico da água, que é
, e a fórmula de calor sensível para calcular a quantidade de calor perdida pela água nesse período.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Massa da água (m): Como a densidade da água é aproximadamente
, 1 litro de água pesa cerca de . - Calor específico da água ©:
. - Temperatura inicial (T_i): 90 °C.
- Temperatura final mínima (T_f): 81 °C.
- Tempo (t): 3 horas.
Passo 3
Vamos usar a fórmula do calor sensível para calcular a quantidade de calor que a água perdeu:
Onde:
-
é o calor perdido, -
é a massa da água, -
é o calor específico, -
é a variação de temperatura.
Passo 4
Calcular a variação de temperatura (
):
Passo 5
Agora, substituímos os valores na fórmula do calor sensível:
Passo 6
Portanto, a água perdeu 9000 calorias ao longo das 3 horas para manter a temperatura acima de 81 °C.
Resposta
A garrafa térmica perdeu 9000 calorias durante as 3 horas, garantindo que a temperatura da água permaneceu acima de 81 °C.