Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 113
Durante seu estágio em engenharia mecânica, você recebe duas barras de metal uniformes, A e B, que são fabricadas com diferentes metais, para determinar suas condutividades térmicas. Medindo as barras, você determina que as duas têm um comprimento de 40,0 cm e uma área de seção reta uniforme igual a . Você coloca uma extremidade da barra A em contato térmico com um tonel muito grande de água fervente a 100,0 °C e a outra extremidade em contato térmico com uma mistura de água e gelo a 0,0 °C. Para preservar a perda de calor nas laterais da barra, você utiliza um isolador em tomo da barra. Você pesa a quantidade de gelo inicialmente existente e verifica que é igual a 300 g. Após 45,0 min, você pesa o gelo novamente e verifica que restam 191 g. A mistura de gelo e água está em um recipiente isolado, de modo que o único calor que entra ou sai dele é o conduzido pela barra de metal. Você acredita que seus dados lhe permitirão calcular a condutividade térmica kA da barra A. Porém, essa medição foi cansativa você não deseja repeti-la para a barra B. Em vez disso, você cola as duas barras em suas extremidades, com um adesivo que possui uma condutividade térmica muito alta, fazendo com que a barra composta tenha 80,0 cm. Você coloca a extremidade livre de A em contato térmico com a água fervente e a extremidade livre de bem contato térmico com a mistura de gelo e água. Como na primeira medição, a barra composta é isolada termicamente. Você sai para almoçar; quando retoma, observa que o gelo permanece na mistura de gelo e água. Medindo a temperatura na junção das duas barras, você descobre que é 62,4°C. Depois de 10 minutos, você repete essa medição e obtém a mesma temperatura, com o gelo restante na mistura de gelo e água. A partir dos seus dados, calcule as condutividades térmicas das barras A e B.
Passo 1
Falaii galerinha do Responde ai, tudo belezinha?
Para resolver esta questão, devemos aplicar os conhecimentos sobre o cálculo da taxa de transferência de calor de dois modos.
Ao submeter o bastão A a uma diferença de temperaturas, ele conduz calor de acordo com a lei de Fourier.
Esse calor faz com que o gelo derreta parcialmente.
Ou seja, vamos calcular o calor recebido pelo gelo e relacioná-lo com a taxa de transferência de calor.
Passo 2
Esse calor foi transferido durante um determinado tempo. Portanto, aplicando a lei de Fourier, temos:
Na segunda situação, como as barras estão coladas, a taca de transferência de calor para as duas é a mesma, portanto poderemos dizer que:
“O coelho está certo, e ele é claramente o mais inteligente entre vocês!”
Resposta
Portanto, a condutividade térmica da barra A é de 215 e a da barra B possui o valor de .