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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 46

46 Uma massa de 25 kg se desloca a 25 m/s. Um freio é acionado e a massa é imobilizada em 5 segundos num movimento que apresenta desaceleração constante. A energia armazenada no freio é então transferida para 0,5 kg de água que, inicialmente se encontrava a 20 °C e 100 kPa. Admitindo que a temperatura da massa não varia ao longo do processo, determine a energia removida pelo freio e o aumento na temperatura da água. Considere que todos os processos ocorrem a pressão constante.

Passo 1

Bem... vamos lá.... pra essa questão nós vamos precisar de um monte de coisa, maaas.. vamos aos poucos que sai tudo certinho. ;)

Vamos usar a equação de variação de energia total:

E 2 - E 1 = U 2 - U 1 + m V 2 2 2 - m V 1 2 2 + m g Z 1 - m g Z 2

Ahhh... e alguns dados na tabela lá do final do livro.

Passo 2

Vamos calcular a energia (cinética) da massa em movimento primeiro:

E c 2 - E c 1 = 0 - m V 2 2

E c 2 - E c 1 = - 25 × 25 2 2

E c 2 - E c 1 = - 7,8125   k J

Passo 3

Agora colocando lá na energia total: (a energia cinética é toda transferida pra energia interna)

0 = U 2 - U 1 + - 78125

U 2 - U 1 = 7,8125

Atenção porque agora é a massa de água:

m u 2 - u 1 = 7,8125

A energia interna inicial a gente pena na tabela B.1.1, né:

u 1 = 83,94   k J / k g

Então:

0,5 u 2 - 83,94 = 7,8125

u 2 = 99,565   k J / k g

Agora é só olharmos na tabela qual a temperatura que respresenta essa energia interna:

u 2 = u l

Então:

T 2 ≅ 23,7 ° C

Δ T = 3,7 ° C

Resposta

E c 2 - E c 1 = - 7,8125   k J

Δ T = 3,7 ° C

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