Uma barra cilíndrica de cobre de 12   m de comprimento e 4,8 c m ² de seção reta é bem isolada e não perde energia através da superfície. A diferença de temperatura entre as extremidades é 100 º C ,   já que uma está imersa em uma mistura de água e gelo e a outra em uma mistura de água e vapor. (a) Com que taxa a energia é conduzida pela barra? (b) Com que taxa o gelo derrete na extremidade fria?

Passo 1

(a)A questão pergunta pra gente qual a taxa de condução de energia. Então, podemos usar como ponto de partida a expressão que descreve como varia essa taxa P com a área, a condutividade, a temperatura e a espessura da barra. Sendo T A e T B as espessuras dessa barra, a gente tem que:

P = k A T A - T B L =

Aplicando os dados do enunciado:

P = 401 W/mK 4,8 × 10 - 4 m 2 100 º C 1,2   m

P = 16   J/s

Passo 2

(b)Aqui, temos que recorrer de novo a uma das tabelas do livro (Tabela 18-4, que mostra os calores de fusão e ebulição de alguns materiais). Dessa tabela, a gente tem que:

T D = 16   J/s 333   J/g

T D ≅ 0,048   g/s

Resposta

a 16   J/s (b) 0,048   g/s

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