Determine a temperatura de equilíbrio de um processo de resfriamento de uma peça metálica com
inicialmente a
mergulhada em 5 litros de óleo com densidade 0,74 e
inicialmente a
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinarmos a temperatura de equilíbrio quando uma peça metálica esfria ao ser mergulhada em óleo. Vamos usar conceitos de calorimetria, que é a parte da física que estuda as trocas de calor entre diferentes corpos. Para isso, precisamos usar a fórmula de conservação de energia, onde o calor perdido pelo metal será igual ao calor ganho pelo óleo.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as informações que temos:
-
Metal:
- Massa (
) = 5 kg - Calor específico (
) = 450 J/(kg·°C) - Temperatura inicial (
) = 700°C
- Massa (
-
Óleo:
- Volume = 5 litros
- Densidade (
) = 0,74 kg/L - Calor específico (
) = 3.200 J/(kg·°C) - Temperatura inicial (
) = 30°C
Passo 3
Vamos calcular a massa do óleo usando a densidade e o volume. A massa (
) é dada por:
Então:
Passo 4
Agora, aplicamos a conservação de energia. O calor perdido pelo metal (
) será igual ao calor ganho pelo óleo (
):
Vamos resolver para
:
Substituindo os valores:
Calculando o numerador:
Total do numerador:
Calculando o denominador:
Total do denominador:
Agora, dividimos o numerador pelo denominador:
Resposta
A temperatura de equilíbrio é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
w) A transferência de calor por radiação não pode ocorrer no vácuo.
w) A transferência de calor por radiação não pode ocorrer no vácuo.
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
p) A lei de Fourier é aplicável apenas a sólidos.
p) A lei de Fourier é aplicável apenas a sólidos.
Em um experimento, um cilindro homogêneo com 5 cm de diâmetro 10 cm de comprimento é isolado axialmente de modo que calor só pode ser trocado através de suas faces circulares. A condutividade térmica do material que compõe o cilindro é de
. Determine a diferença de temperatura entre as superfícies de modo a conduzir 1 W através da barra.
Escreva a definição macroscópica de temperatura.