Enunciado
Física - Príncipios de física - Serway - Princípios De Física: Oscilações, Ondas e Termodinâmica- Ed: 5º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 69
Uma barra de alumínio com 0,500 m de comprimento e área transversal de 2,50 cm2 é inserida em um vasilhame termicamente isolado contendo hélio líquido a 4,20 K. A barra está inicialmente a 300 K. (a) Se metade da barra é inserida no hélio, quantos litros deste fervem até o momento em que a metade inserida esfria até 4,20 K? Suponha que a metade superior não esfrie ainda. (b) Se a superfície circular da extremidade superior da barra é mantida a 300 K, qual é a taxa aproximada de fervura do hélio líquido em litros por segundo depois que a metade inferior atingiu 4,20 K? (Alumínio tem condutividade térmica de 3100 W/m ? K a 4,20 K; ignore sua variação de temperatura. A densidade do hélio líquido é 125 kg/.)
Passo 1
Oi pexuall
- A massa de alumínio que esfria corresponde à massa da metade da barra, ou seja:
- Inicialmente, vamos calcular a potência com que a energia é transferida da barra para o hélio. Pela lei da condução, teremos:
Logo, o calor transferido será :
Passo 2
Sendo o calor latente de vaporização do hélio, o volume de hélio líquido que irá evaporar será:
Ao substituirmos os valores conhecidos, teremos:
Passo 3
Passo 2
Na sequência, são fornecidas 218,88 calorias. Logo, o volume do hélio que evapora por segundo será de:
Resposta
- 17,12 L.
- 0,35 L.