1. O efeito Joule é o calor gerado pela passagem de corrente por um fio. Podemos calcular o aumento de temperatura que este fio sofreu e é o que faremos a seguir:
A energia elétrica que passa por um fio pode ser calculada por:
Ee = V. i. t
onde V é a tensão (voltagem), i é a corrente (amperagem) e t é o tempo que o fio ficou sujeito a essa tensão e corrente. Por outro lado, a energia térmica (calor) fornecido a qualquer objeto é calculada por:
Et = m . c . ΔT
onde m é a massa do fio (em kg), c e o calor específico, que é um valor para cada material diferente e ΔT é a variaçao de temperatura que esse fio sofreu.
Supondo que toda a energia elétrica seja convertida em calor, temos que:
Et = Ee
ou seja, m . c . ΔT = V. i. t.
Assim conseguimos calcular qual foi o aumento de temperatura que o fio sofreu, isolando ΔT.
Considere um fio de cobre pelo qual passa uma corrente de 30A, sob uma tensão de 220V durante 5min (300s).
a Calcule a energia elétrica
b Calcule ΔT se m = 0.1kg e c = 394.8 J/kgoC.
2. A resistência elétrica é um dispositivo usado para aquecer água. Trata-se de um fio metálico que, devido ao efeito Joule, aquece a água. Usaremos o mesmo raciocínio matemático do exercício 1 mas aqui queremos saber o tempo necessário para aquecer 5kg (5 litros) de água. Em outras palavras, isolaremos o tempo aqui. Se V = 220V, i = 20A,
m = 0.1kg, c = 394.8 J/kgoC e ΔT = 80oC, calcule t.
Soluções para a tarefa
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Resposta:
Substituindo os dados:
a)
Ee=V.i.t
Ee=220.30.300
Ee=1.980.000J
b)
m.c.DelT=V.i.t
0,1x394.8xDelt=1.980.000
DelT=1.980.000/0,1 x 394,8
DelT=50.151,9 C
2.
m x c x Delt=V x i x t
5 x 394,8 x 80=220 x 20 x t
157.920= 4400t
t=36s
Explicação:
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