Enunciado

66 Um bloco de cobre, com massa igual a 1 kg, inicialmente apresentava temperatura uniforme e igual a 350°C. O bloco foi submerso num banho de óleo, que inicialmente estava a temperatura ambiente (20°C), e esperou-se até que o banho e o bloco atingissem o equilíbrio térmico. Sabendo que a transferência de calor do conjunto bloco-banho para o ambiente é nula, determine a temperatura final deste processo e a variação de disponibilidade do conjunto bloco-banho neste processo.

Passo 1

Opaaa...

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m 2 u 2 - m 1 u 1 = Q - W

m C u C C u T 2 - T 1 C u + m ó l e o C ó l e o T 2 - T 1 ó l e o = 0

E pra calcular a variação de disponibilidade:

ϕ 2 - ϕ 1 = u 2 - u 1 - T 0 ( s 2 - s 1 )

ϕ 2 - ϕ 1 = C T 2 - T 1 - T 0 ln ⁡ T 2 T 1

Passo 2

Vamos usar a equação da energia pra achar a temperatura final:

m C u C C u T 2 - T 1 C u + m ó l e o C ó l e o T 2 - T 1 ó l e o = 0

1 × 0,42 × T 2 - 350 + 10 × 1,8 × T 2 - 20 = 0

T 2 = 27,5 ° C = 300,65   K

Passo 3

E pra variação de disponbilidade:

m ϕ 2 - ϕ 1 = m C u C C U T 2 - T 1 C u - T 0 ln ⁡ T 2 T 1 C u + m ó l e o C T 2 - T 1 ó l e o - T 0 ln ⁡ T 2 T 1 ó l e o

m ϕ 2 - ϕ 1 = 1 × 0,42 × 27,5 - 350 - 293,15 × ln ⁡ 300,65 623,15

+ 10 × 1,8 × 27,5 - 20 - 293,15 × ln ⁡ 300,65 293,15

m ϕ 2 - ϕ 1 = - 44   k J

Acabamos... bora pra próxima?

Resposta

T 2 = 27,5 ° C = 300,65   K

m ϕ 2 - ϕ 1 = - 44   k J

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