Um recipiente tem paredes adiabáticas exceto pela base, a qual tem condutividade térmica , espessura e área . O recipiente é preenchido com de água na temperatura de e colocado sobre um reservatório térmico na temperatura , como indica a figura ao lado. Por simplicidade, considere para a água.
- Após quantos minutos toda água é transformada em gelo?
- A partir do final da transformação, a temperatura do gelo diminui linearmente com uma taxa de até o equilíbrio. Após 20 minutos, qual é o módulo da temperatura do gelo em ?
Passo 1
Vamos lá pessoal, colocar todo nosso conhecimento de transferência de calor na ponta do lápis!
Sabemos que a potência de uma máquina térmica é:
Podemos reescrever a expressão da seguinte maneira:
Rearranjando os termos, chegamos a:
Logo:
Passo 2
Após 10 min o equilíbrio ocorre na temperatura do reservatório, cujo módulo é .
Resposta
a) 20 min
b) 10ºC