Enunciado
Física - Tipler - Vol 2- Ed: 6º - Capítulo 25.1 - Ex. 113
Os grandes eletroímãs convencionais utilizam o arrefecimento de água para evitar o aquecimento excessivo das bobinas magnéticas. Um grande eletroímã de laboratório transporta uma corrente igual a quando é aplicada uma tensão de aos terminais das bobinas energizadoras. Para arrefecer as bobinas, a água a uma temperatura inicial de circula em torno das bobinas. Quantos litros de água devem circular pelas bobinas por segundo, se a temperatura das bobinas não for superior a ?
Passo 1
Eae galera! Belezinha? Vamos lá! Podemos diferenciar a expressão relativa à quantidade de calor necessária para produzir uma determinada mudança de temperatura em relação ao tempo para expressar o caudal de massa necessário para manter a temperatura das bobinas a . Acharemos o calor que deve ser dissipado em termos do calor e massa específica da água e da mudança de temperatura desejada da água:
Passo 2
Belezinha? Diferenciaremos esta expressão com respeito ao tempo para obter uma expressão para a dissipação de energia:
Isolando , temos:
Substituindo esse “P” de potência por “IV”:
Passo 3
Agora, aplicando os valores numéricos para essa expressão, teremos:
Usando essa definição de densidade, expressando a taxa de fluxo de volume em termos de fluxo de massa:
E para finalizar, vamos substituir os valores de e multiplicar por :