Para avaliar a eficiência de um recipiente térmico reutilizável, uma equipe colocou 0,50 kg de água em seu…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Para avaliar a eficiência de um recipiente térmico reutilizável, uma equipe colocou 0,50 kg de água em seu interior. A água e o recipiente estavam inicialmente a 20 °C. Em seguida, um aquecedor elétrico de potência constante igual a 100 W foi acionado durante 5,0 minutos. Ao final, a temperatura indicada pelo sensor era 34 °C. Considere desprezível a perda de calor para o ambiente e adote, para a água, calor específico igual a 4,2 x 10^3 J/(kg °C). Determine a capacidade térmica do recipiente, em J/°C, apresentando o balanço de energia utilizado.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
A energia fornecida pelo aquecedor foi Q_total = P t = 100 x 300 = 30 000 J. A água absorveu Q_agua = m c delta T = 0,50 x 4,2 x 10^3 x 14 = 29 400 J. Portanto, o recipiente absorveu 600 J. Como sua variação de temperatura foi de 14 °C, sua capacidade térmica é C = 600/14 aproximadamente 43 J/°C.
Explicação
A energia elétrica convertida em calor é distribuída entre a água e o recipiente. Subtraindo da energia total o calor absorvido pela água, obtém-se o calor recebido pelo recipiente; a divisão desse valor pela variação de temperatura fornece sua capacidade térmica.
Raio-X da questão
balanço energético e calorimetria
aplicar balanço de e
unidade de potência e energia · conversão de minutos para segundos
equilíbrio térmico e calor específico
esquecer de converter tempo para segundos, ou ignorar calor do recipiente
situação comum em la
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