Se ligarmos uma resistência aquecedora de 20 Ohms em 220 V por 10 min , dentro de um recipiente de 100 l com água a
. Qual a temperatura final da água? (Dica: Considere Balanço de Energia)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma resistência de 20 Ohms ligada a uma voltagem de 220 V por 10 minutos. Isso está dentro de um recipiente com 100 litros de água que começa a 20°C. Queremos descobrir qual será a temperatura final da água depois desse aquecimento. Para resolver isso, vamos usar conceitos de Balanço de Energia, que basicamente olha para como a energia é transferida no sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de energia elétrica que a resistência vai consumir. A potência elétrica § pode ser calculada usando a fórmula:
onde
é a voltagem e
é a resistência.
Substituindo os valores:
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia total (E) consumida pela resistência em 10 minutos. Como potência é energia por unidade de tempo, usamos:
Precisamos converter o tempo de minutos para segundos para que as unidades fiquem consistentes:
Então:
Passo 4
Essa energia será transferida para a água, aquecendo-a. Para encontrar o aumento de temperatura (
), usamos a fórmula da capacidade calorífica:
Onde:
-
é a energia transferida, -
é a massa da água, -
é a capacidade térmica específica da água (que é aproximadamente ), -
é a variação de temperatura.
Sabemos que 1 litro de água tem massa de aproximadamente 1 kg, então 100 litros têm 100 kg.
Rearranjando para encontrar
:
Resposta
A temperatura final da água será aproximadamente
.
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A solubilidade do gás hidrogênio em aço, em fração mássica, é dada como sendo
onde
é a pressão parcial do hidrogênio em bar e T é a temperatura em K. Considerando que gás natural é transportado em um tubo de aço de 1 cm de espessura e de 3 m de diâmetro interno a 500 kP a de pressão e a fração molar do hidrogênio no gás natural é de
, determine a taxa mais elevada de perda do hidrogênio através de uma seção de 100 m de comprimento do tubo em condições permanentes, a uma temperatura de 293 K , se o tubo está exposto ao ar. Considere a difusividade do hidrogênio em aço como sendo
.
Dados:
Resp:
Dados:
Resp:
Um dormitório em uma grande universidade, foi construído há muitos anos, e as paredes externas têm um área total de
, e foram construídas com um forro de madeira, de condutividade térmica
e espessura
. Devido ao elevado custo com aquecimento do ambiente interno do dormitório, e visando reduzir a perda térmica através das paredes no inverno, a universidade decidiu encapsular todo o dormitório com a aplicação de uma camada de
de isolante extrudado com
na superfície externa do forro. Para garantir proteção e durabilidade do isolante extrudado, o mesmo é, por sua vez, coberto com vidro arquitetônico,
com
.
Determine o fluxo térmico através das paredes original e remodelada, quando as temperaturas do ar interno e externo são e
, respectivamente. Os coeficientes de transferência de calor interno e externo são
e
, respectivamente.
Determine o fluxo térmico através das paredes original e remodelada, quando as temperaturas do ar interno e externo são
(2,5 pontos) Gases de escape de uma fábrica de produção estão sendo expelidos por uma chaminé de tijolo de argila refratária de 20 m de altura e 1 m de diâmetro externo e de 30 cm de espessura. O gases quentes entram na chaminé a
uma taxa de
. Em um determinado dia, o vento a
soprava sobre a chaminé com uma velocidade de
, enquanto a superfiície da chaminé troca calor por radiação com o ambiente a
. A radiação solar incidia sobre a superfície externa da chaminé a uma taxa de 1400
. A emissividade e a absortividade solar da superfície eram 0,9 , determine a temperatura de saída dos gases quentes e a temperatura nas superfícies externa e interna da chaminé. Considere o dióxido de carbono como componente principal dos gases quentes. Avalie as propriedades do ar a
.
(1,25 pontos) Uma esfera de cobre, inicialmente à temperatura uniforme de
, é repentinamente solta no fundo de um grande banho de bismuto a
. O diâmetro da esfera é 1 cm e ela sobe através do banho a
. Até onde a esfera subirá antes de sua temperatura central atingir
? Qual será a sua temperatura superficial neste ponto?