Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 117

Um físico usa um recipiente cilíndrico metálico com diâmetro de 0,090   m e altura de 0,250   m para armazenar hélio liquido a 4,22   K ; nessa temperatura, o calor de vaporização do hélio é igual a 2,09 × 10 4   J / k g . Envolvendo completamente o cilindro metálico existem paredes externas conservadas a uma temperatura do nitrogênio líquido, 77,3   K , havendo vácuo entre o cilindro interno e a parede externa; qual é a quantidade de hélio perdida por hora? A emissividade do cilindro metálico é 0,200 . A única transferência de calor entre o cilindro metálico e as paredes externas ocorre por radiação.

Passo 1

Vamos usar a lei de Stefan-Boltzmann para calcularmos a taxa de radiação H do cilindro todo:

H = A e σ ( T 4 - T s 4 )

A área que vamos usar é a área das duas faces circulares do cilindro e a lateral, então:

A = 2 π r h + 2 π r 2

Como o diâmetro que foi dado e não o raio:

A = 2 π d 2 h + 2 π d 2 2

A = π d d 2 + h

A = π 0,090   m 0,090   m 2 + 0,250   m

A = 0,08341   m 2

Substituindo os valores de temperaturas, a emissividade e a constante de Stefan-Boltzmann:

H = 0,08341   m 2 ( 0,200 ) ( 5,67 × 10 - 8   W / m 2 ⋅ K 4 ) ( 4,22   K 4 - 77,3   K 4 )

H = - 0,0338   W

O sinal negativo significa que o calor está sendo transferido para dentro da lata.

Passo 2

E agora usamos esse valor para encontrarmos o calor envolvido no processo de vaporização do hélio durante uma hora:

H = Q t

Q = H t

Q = 0,0338   W 3600   s

Q = 121,7   J

Passo 3

E então usamos a equação de calor latente de vaporização para o hélio e isolamos a massa:

Q = m L v

m = Q L v

m = 121 , 7   J 2,09 × 10 4   J / k g = 5,82 × 10 - 3   k g

m = 5,82   g

Resposta

m = 5,82   g

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Em qualquer aquecedor solar, a radiação do Sol é absorvida pela água que circula em tubos em um coletor situado no telhado. A radiação solar penetra no coletor através de uma cobertura transparente e
Suponha que você intercepte 5,0.10 - 3 da energia irradiada por uma esfera quente que tem um raio de 0,020m , uma emissividade de 0,80 e uma temperatura de 500K na superfície. Qual é a quantidade de e
Se você se expusesse por alguns momentos ao espaço sideral longe do Sol e sem um traje espacial (como fez um astronauta no filme 2001: Uma Odisseia no Espaço), sentiria o frio doespaço, ao irradiar mu
Um pedaço de folha de alumínio que enrola uma batata assada pode, em geral, ser manuseado sem riscos alguns segundos depois que a batata é retirada do forno. Contudo, o mesmo não é verdade a respeito
Uma garrafa térmica para o hélio líquido. Um físico usa um recipiente cilíndrico metálico com diâmetro de 0,090 m e altura de 0,250 m para armazenar hélio líquido a 4,22 K; nessa temperatura, o calor