Exercícios Resolvidos de Primeira lei da termodinâmica

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Enunciado

Determine qual deve ser, aproximadamente, a tensão superficial da água para que uma lâmina de barbear não flutue nela.

Dados: P = 1,1462 ⋅ 10 - 4   N

Passo 1

Bom, essa questão aí é mais ou menos teórica… Vamos começar pensando o seguinte, para a lâmina de barbear afundar na água é preciso que:

W g r a v i t a c i o n a l ≥ W t e n s ã o   s u p e r f i c i a l

Isso quer dizer que o trabalho da força peso, que foi dada, tem que ser maior que o trabalho da tensão superficial da água… Beleza! Agora vamos achar a tensão superficial que permite que essa lâmina afunde!

Vamos começar encontrando o trabalho realizado pela força peso, ok? Sendo a equação de trabalho definida por:

W = F ⋅ d

Vamos ter:

W = P ⋅ d

W = 1,1462 ⋅ 10 - 4 ⋅ 0,250 ⋅ 10 - 3

W = 2,865 ⋅ 10 - 8   N ⋅ m

ou

W = 2,865 ⋅ 10 - 8   J

Passo 2

Agora a gente precisa usar a relação que fizemos lá no início e encontrar a tensão superficial, ok? Vamos nessa!

Usando a definição inicial de tensão superficial, sabemos que:

γ = W A

Então vamos ter:

2,865 ⋅ 10 - 8 ≥ W t e n s ã o   s u p e r f i c i a l

2,86 5 ⋅ 10 - 8 ≥ γ ⋅ 38,9 ⋅ 10 - 3 ⋅ 19,9 ⋅ 10 - 3

2,865 ⋅ 10 - 8 ≥ γ ⋅ 774,11 ⋅ 10 - 6

2,865 ⋅ 10 - 8 774,11 ⋅ 10 - 6 ≥ γ

0,0037 ⋅ 10 - 2 ≥ γ

γ ≤ 3,7 ⋅ 10 - 5   N / m

Opa! Show! Então se a tensão superficial da água for menor que 3,7 ⋅ 10 - 5   N / m a lâmina vai afundar.

Resposta

γ ≤ 3,7 ⋅ 10 - 5   N / m

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