Considere a experiência de Joule, constituída por um sistema de pás dentro de um recipiente contendo 182 g de água e termicamente isolado. A queda de uma massa de 15 kg amarrada a uma corda aciona o sistema de pás fornecendo trabalho para dentro do sistema termicamente isolado. Se a massa cai 10,0 m e sendo que, aproximadamente, toda a energia potencial vai para dentro do sistema, qual será o aumento da temperatura, em Celsius, da água quando o sistema de pás cessar seu movimento? (considere para a aceleração da gravidade o valor de 9,8 m/s², o calor específico da água 1 cal/g.∘C e uma caloria é 4,186 J).
Soluções para a tarefa
O aumento da temperatura, em Celsius, da água quando o sistema de pás cessar seu movimento será de aproximadamente 1,97°C.
Trabalho e Energia
Quando a massa de 15 kg cai de uma altura de 10 metros, ela realiza um trabalho transformando energia potencial gravitacional em energia cinética e depois em energia térmica.
A energia potencial gravitacional pode ser calculada da seguinte forma-
Epg = mgh
Onde,
- m = massa
- g = gravidade
- h = altura
Calculando a energia fornecida pela queda da massa-
Epg = 15. 10. 10
Epg = 1500 Joules
Para converter a energia fornecida de Joules para calorias, iremos realizar uma regra de três simples-
1 Cal --------------- 4,186 J
Q ---------------------- 1500 J
Q ≅ 358 Cal
Essa energia proveniente da queda da massa de 15 kg será convertida em energia cinética das pás e depois em aumento da temperatura da água-
Q = mcΔT
358 = 182. 1. ΔT
ΔT ≅ 1,97°C
Saiba mais sobre a Energia Potencial Gravitacional em,
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