Questão 8
Ainda não respondida
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Em uma série de experimentos realizados nos anos 1840, Joule pôde demostrar que a realização de trabalho sobre um sistema termodinâmico pode ter o mesmo efeito que a cessão de calor, por ex. causando aumento de sua temperatura. Conta-se que William Thomson (mais tarde nomeado Lord Kelvin) propôs-se a testar esses resultados medindo a diferença de temperatura da água no topo e no fundo de uma cascata de altura
. Supondo que toda a energia da queda d’água tenha sido convertida em energia interna, determine o aumento de temperatura da água no fundo da cascata. Considere que
é a aceleração da gravidade e
o calor específico da água.
a.
b.
c.
d.
e.
Ainda não respondida
a.
b.
c.
d.
e.
Passo 1
O enunciado diz que uma massa de água
cai de uma altura
e toda a energia potencial gravitacional é transformada em energia interna, elevando a sua temperatura. O conteúdo aqui é a aplicação da primeira lei da termodinâmica e a definição de calor específico.
Passo 2
A energia potencial gravitacional perdida pela água ao cair é
Passo 3
Essa energia toda vira calor
que eleva a temperatura da água segundo
onde
é o calor específico da água e
é o aumento de temperatura.
Passo 4
Igualando as duas expressões de energia e resolvendo para
, temos
Resposta
d.