Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

UFPE, Física 2, 3° EE - 2019.1, Questão 1

Uma massa de 200   g de água liquida a uma temperatura de 80 está localizada no interior de um recipiente isolado termicamente. O calor específico da água nestas condições é c a = 1   c a l / g . A seguir, adicionamos a este sistema 300   g de gelo a uma temperatura de 0 . O calor específico de fusão do gelo é L g = 80   c a l / g . Considerando estas informações, responda às questões abaixo:

  1. Calcule a quantidade de calor necessária (em calorias) para derreter todo o gelo.
  2. Calcule a quantidade de calor necessária (em calorias) para que toda a massa de água liquida passe a ter uma temperatura de 0 .
  3. Qual é a temperatura de equilíbrio térmico do sistema? Justifique a sua resposta.
  4. Uma vez atingido o equilíbrio térmico do sistema, calcule a massa (em gramas) de gelo que derreteu.

Passo 1

  1. Como queremos apenas derreter o gelo, precisamos calcular o calor latente dele:
  2. Q g = m g L g

    Q g = 300 80 = 24000   c a l

    Logo, para derreter o gelo, precisamos de 24000 calorias.

    Passo 2

  3. Como queremos mudar a temperatura da água líquida de 80 para 0 , precisamos calcular o calor sensível:
  4. Q a = m a c a T

    Q a = 200 1 0 - 80 = 16000   c a l

    Passo 3

  5. Como Q g > Q a , o calor necessário para transformar todo o gelo em água líquida é maior que o calor necessário para a água líquida sair de 80 para 0 . Então, não houve fusão de toda a massa de gelo, sendo assim, a temperatura de equilíbrio térmico é 0 .
  6. Passo 4

  7. Aqui, queremos saber a massa de gelo derretida após o fornecimento de 16000   c a l . Logo:

16000 = m g 80

m g = 200   g

Então, derreteram apenas 200 gramas de gelo.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Resposta

  1. Q g = 24000   c a l
  2. Q a = 16000   c a l
  3. m g = 200   g

Esse conteúdo é exclusivo para cadastrados.

Cadastre-se grátis no maior portal de exatas do Brasil!

Relaxa, não vamos publicar nada no seu nome.

  • Resumões direto ao ponto
    Resumões
    direto ao ponto
  • Exercícios resolvidos passo a passo
    Exercícios resolvidos
    passo a passo
  • Videoaulas incríveis
    Videoaulas
    incríveis
  • Aulões Salva-Vidas
    Aulões
    Salva-Vidas