Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

Origem do Exercício

Uma amostra de chá quente e uma amostra de gelo são colocadas em um recipiente termicamente isolado e se espera até que entrem em equilíbrio. O gráfico ao lado ilustra a dependência temporal da temperatura das amostras.Admitindo que as propriedades térmicas do chá são idênticas à da àgua, considere as afirmações abaixo sobre a situação de equilíbrio:

(i) A temperatura de equilíbrio está acima da temperatura de congelamento da água.

(ii) O líquido congelou parcialmente.

(iii) O gelo derreteu parcialmente.

Quais são as verdadeiras?

  1. Todas
  2. Apenas(iii)
  3. Apenas(i)
  4. Apenas(ii)
  5. (ii) e (iii)
  6. (i) e (iii)
  7. (i) e (ii)

Passo 1

O reta superior representa a temperatura do chá quente.

Já o perfil inferior, uma reta seguida de uma reta horizonta(representando a temperatura de fusão)l, representa a temperatura do gelo.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

A temperatura de equilíbrio é aquela em que os ddois perfis se encontram. Como elas se encontram na reta horizontal, isso quer dizer que a temperatura de equilíbrio ocorre na temperatura de fusão do gelo. Assim, a afirmação I é falsa.

Como a temperatura do chá desce até a temperatura de fusão do gelo, 0 ° , é de se esperar que ela permaneça ali. Porém, isso não leva o chá a se tornar gelo. Assim, a afirmação II está incorreta.

Por fim, como vemos que apenas uma parte do patamar horizontal foi coberto até que a temperatura de equilíbrio tenha sido atingida, podemos concluir que, sim, apenas uma parte do gelo derreteu.

Assim, (III) está correta.

Resposta

b)

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