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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 94

Durante a cura do concreto (endurecimento do concreto fresco aplicado), a transformação química libera energia a uma taxa de 2   W / k g . Considere que o centro de uma camada de concreto aplicado não perde calor e que seu calor específico médio é de 0,9   k J / k g K . Determine o aumento de temperatura durante uma hora do processo de cura.

Passo 1

Fala, galera! Nessa questão nós temos uma amostra de concreto curando e temos que determinar sua temperatura após uma hora de cura. Para isso, vamos utilizar a equação de energia em forma de fluxo:

U ˙ + W ˙ = Q ˙

Passo 2

Vamos reescrever a equação para chegar no nosso resultado.

U ˙ + W ˙ = Q ˙

Como não temos variação de volume, o fluxo de trabalho é igual a zero.

U ˙ = Q ˙

O fluxo de calor pode ser dado em função do coeficiente de calor específico:

Q ˙ = m C v ∆ T ˙

Isolando ∆ T ˙ :

∆ T ˙ = Q ˙ m C v

Passo 3

Agora basta substituir os valores do enunciado, prestando atenção às unidades:

Q ˙ = 2 W k g

C v = 0,9 ∙ 10 3   J / k g K

Substituindo:

∆ T ˙ = Q ˙ m C v

∆ T ˙ = 2 0,9 ∙ 10 3   = 2,22 ∙ 10 - 3   ° C / s

Multiplicando pela variação de tempo, esse concreto será curado em:

T = ∆ T ˙ ∙ ∆ t = 2,22 ∙ 10 - 3 ° C s ∙ 300   s = 8   ° C

É isso, galera, encerramos o exercício 😉.

Resposta

T = 8   ° C

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