74 Um tubo de cobre, com massa igual a 10 kg, inicialmente apresenta temperatura uniforme e igual a 20°C. O tubo é então mergulhado num tanque de água que, inicialmente, apresenta temperatura igual a 80°C e espera-se até que o equilíbrio térmico seja atingido. Sabendo que a temperatura final do processo, a temperatura de equilíbrio, é 45°C e que o processo ocorre a pressão constante e igual a 100 kPa, determine a massa de água contida no tanque.

Passo 1

Nessa questão, como não tem troca de calor externa e trabalho, então a equação da energia fica:

Δ U C u + Δ U H 2 O = 0

E vamos usar a equação:

Δ U = m C   Δ T

Ahhh... e vamos usar tabelas do final do livro.

Passo 2

Para o cobre:

Δ U C u = m C u C P C u Δ T C u

Pegando o Cp na tabela A.3:

C p C u = 0,42   k J / k g K

Calculando, então:

Δ U C u = 10 × 0,42 × 45 - 20

Δ U C u = 157,5   k J

Passo 3

Para a água:

Δ U H 2 O = m H 2 O C p H 2 O Δ T H 2 O

Pegando o Cp da água na tabela A.4:

C P H 2 O = 4,18   k J / k g K

Calculando, então:

Δ U H 2 O = m H 2 O × 4,18 × 45 - 80

Passo 4

Jogando tudo na equação da energia:

Δ U C u + Δ U H 2 O = 0

157,5 + m H 2 O × 4,18 × 45 - 80 = 0

m H 2 O = 1,076   k g

Resposta

m H 2 O = 1,076   k g

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados