Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

UNICAMP, Física 2, Exame - 2017.2 (diurno), Questão 9

O objeto A, de massa M, inicialmente à temperatura de fusão T A , é colocado em contato térmico com o objeto B, com uma capacidade térmica C B e inicialmente à temperatura T B ( T B > T A ), em um recipiente termicamente isolado. O calor de fusão da substância A é L e a capacidade térmica do objeto A no estado líquido é C A . Se o objeto A passa totalmente ao estado líquido, a temperatura final dos objetos A e B é:

a) ( C A T A + C B T B - M L ) / (   C A + C B ) ;

b) ( C A T A - C B T B + M L ) / (   C A + C B ) ;

c) ( C A T A - C B T B - M L ) / (   C A + C B ) ;

d) ( C A T A + C B T B + M L ) / (   C A - C B ) ;

e) ( C A T A + C B T B - M L ) / (   C A - C B ) ;

Passo 1

Nessa questão vamos usar transferência de calor.

Na transferência de calor, o calor cedido por um objeto é igual ao calor recebido pelo outro.

Além disso, o objeto A vai ter um calor latente (mudança de fase) e um calor sensível.

O objeto B vai ter só um calor sensível.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Pro objeto A:

Q A = M L + C A ( T F - T A )

Em que T F é a temperatura de equilíbrio, ML é o calor latente e C A ( T F - T A ) é o calor sensível.

Pro objeto B:

Q B = C B ( T F - T B )

Agora vamos somar tudo!

Passo 3

Q A + Q B = 0

M L + C A T F - T A + C B T F - T B = 0

M L + C A T F - C A T A + C B T F - C B T B = 0

T F C A + C B = C A T A + C B T B - M L

T F = C A T A + C B T B - M L C A + C B

Resposta

Letra A.

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