(2) [8] Um recipiente de alumínio ( ) com massa igual a , encontrase na temperatura de , é totalmente preenchido com de água ( ), que inicialmnte encontra-se a uma temperatura de . Supondo que não existe troca de calor com o ambiente externo, calcular a temperatura do sistema quando for atingido o equilíbrio térmico.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que o problema está pedindo. Temos um recipiente de alumínio com certa massa e temperatura, cheio de água que está a uma temperatura diferente. Queremos descobrir qual será a temperatura final quando o alumínio e a água alcançarem o equilíbrio térmico, ou seja, quando ambos estiverem na mesma temperatura. Para resolver isso, vamos usar o conceito de calorimetria, que estuda como o calor é transferido entre diferentes materiais. Precisaremos das fórmulas de calor específico e do princípio de conservação de energia.

Passo 2

Primeiro, vamos listar as informações que temos:
  • Massa do alumínio ( ): 0,120 kg
  • Calor específico do alumínio ( ):
  • Temperatura inicial do alumínio ( ):
  • Massa da água ( ): 0,300 kg
  • Calor específico da água ( ):
  • Temperatura inicial da água ( ):
Vamos chamar a temperatura final do sistema de .

Passo 3

O próximo passo é aplicar o princípio de conservação de energia, que nos diz que o calor perdido pela água será igual ao calor ganho pelo alumínio, já que não há troca de calor com o ambiente externo. Isso pode ser representado pela seguinte equação:

Passo 4

Agora, vamos substituir os valores que temos na equação:
Simplificando os cálculos:

Passo 5

Vamos resolver a equação para encontrar :
Leva tudo para um lado da equação:
Finalmente, isolamos :

Resposta

A temperatura final do sistema é aproximadamente .

Exercícios relacionados

  • Corrente 1: alimentada a à , por um tubo de diâmetro 2 cm .
  • Corrente 2: alimentada a à , por um tubo de diâmetro 2 cm .
    Considere que os fluidos têm propriedades de transporte similares e adote: Pa.s para os cálculos. O misturador em T está conectado em um tubo de diâmetro 5 cm e 5 m de comprimento. Considerando a simulação de sistema por CFD, responda:
  • Se o tubo é perfeitamente isolado, qual condição de contorno deve ser usada nas paredes do tubo para solução do balanço de energia?
Uma fita deve ser coberta nos dois lados com lubrificante, fazendo-a passar por uma fenda estreita. A fita tem altura de 0,015 in e 1 in de largura. Ela está centrada na fenda com um espaçamento de 0,012 in em cada lado. O lubrificante de viscosidade 0,021 slug/ft s enche completamente o espaço entre a fita e a fenda para um comprimento de fita de 0,75 in. Se a fita pode suportar uma força de tensão máxima de 7,5 lbf, determine a velocidade máxima com a qual ela pode ser puxada através da fenda. Resposta:
Um gás ideal quente em um cilindro é resfriado e comprimido por intermédio de pistão. Nessa operação, foram anotados os seguintes dados:
303 24 12
189 21 11
123 18 11
63 14 12
63 12 14
Quanto calor foi trocado pelo gás desse cilindro com suas vizinhanças?
Dados: Para o gás, .
A pressão da água em uma torneira fechada (A) é de . Se a diferença de nível entre (A) e o fundo da caixa é de 2 m, calcule: a) a altura (H) na caixa; b) a pressão no ponto (B), situado a 3 m abaixo de (A). (2006 - 13 MFABBRI)
Resp: a) 86 cm e b)