Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

UFPE, Física 2, 2º EE - 2015.2, Questão E5

Uma garrafa térmica isolada contém 50 g de água a uma temperatura de 20 ° C . Inserimos um cubo de gelo de 10 g a - 4 ° C para esfriar a água. Qual é a temperatura final da mistura quando ela atinge o equilíbrio térmico?

a) 1 ° C

b) 2 ° C

c) 3 ° C

d) 4 ° C

e) 5 ° C

f) 6 ° C

g) 7 ° C

h) 8 ° C

i) 9 ° C

j) 10 ° C

Dados:

C á g u a = 1 c a l / g K

C g e l o = 0,5 c a l / g K

L f u s ã o = 80 c a l / g

Passo 1

Vamos usar a conservação da energia:

Q g e l o + Q á g u a = 0

O calor perdido pela água quente será igual ao calor ganho pelo gelo.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

O gelo é aquecido, derrete e, depois, como água, aquecido até a temperatura final. Assim:

Q g e l o = m g c g ( 0 - - 4 + m g L F + m g c a ( T f - 0 )

E o calor perdido pela água é dado simplesmente por:

m a c a T f - 20 = Q á g u a

Passo 3

Assim:

10.0,5 0 - - 4 + 10.80 + 10.1 . T f + 50.1 . T f - 0 = 0

Resolvendo:

T f = 3 ° C

Resposta

c)

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