A temperatura encontrada indica que pode haver congelamento de água, presente no ar ambiente, na válvula, causando o entupimento da mesma. Para evitar este problema a válvula deve ser aquecida. Qual o calor que deve ser fornecido? (Resp.:
);
Passo 1
Vamos resumir o problema: A válvula pode entupir por congelamento da água presente no ar ambiente. Para evitar isso, precisamos aquecer a válvula. O conteúdo que vamos usar aqui é da matéria de Termologia, especificamente sobre calor sensível e calor latente. Vamos precisar das fórmulas para calcular o calor necessário para mudar a temperatura e o estado da água.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que o calor total necessário para aquecer a válvula e evitar o congelamento é composto por duas partes: o calor para aumentar a temperatura da água até 0°C (se a água estiver abaixo disso) e o calor para mudar o estado da água de sólido (gelo) para líquido, se necessário.
Passo 3
A fórmula geral para calcular o calor necessário (
) é:
Onde:
-
é a massa da água, -
é o calor específico da água ( ), -
é a variação de temperatura, -
é o calor latente de fusão da água ( ).
Passo 4
Considerando que queremos que a água não congele, assumimos que a temperatura inicial está abaixo de 0°C e precisamos aquecer até 0°C e depois derreter o gelo se houver. Então, a equação fica:
Se assumirmos que a temperatura inicial é tão baixa que todo o calor será usado para derreter o gelo, podemos simplificar para:
Resposta
O calor que deve ser fornecido é de
.