Em quase todos os hospitais e algumas residências é comum o uso de chuveiros misturadores de água quente e fria como na figura ao lado.
Suponha que a torneira quente forneça 50 gramas de água por segundo a temperatura de 50ºC e a torneira fria forneça 100 gramas de água por segundo a temperatura de 20ºC. Considere também que não há trocas de calor entre a água e o ambiente e as águas das duas torneiras se misturam rapidamente.
A alternativa correta que mostra o gráfico da temperatura T da água após a mistura em função do tempo t é:
a)
b)
c)
d)
Soluções para a tarefa
Os gráficos que são as alternativas de respostas desta questão encontram-se em anexo.
Primeiro vamos ficar atentos ao fato de que ambas as torneira fornecem água no estado líquido, ou seja, a mistura apenas vai interferir na temperatura não haverá trocas de calor para que o estado físico da água se altere.
Na calorimetria podemos encontrar a quantidade de energia que é passada da água quente e recebida pela água fria, a soma dessa troca de energia precisa estar em equilíbrio, ou seja, ser igual a "zero". E, assim, descobrimos qual a temperatura final do conjunto.
Q1 + Q2 = 0
m1 . c . Δt1 + m2 . c . Δt2 = 0
50 . 1 . (t - 50) + 100 . 1 . (t - 20) = 0
50t - 2500 + 100t - 2000 = 0
150t - 4500 = 0
150t = 4500
t = 30ºC
Resposta: A partir do momento que a troca de calor entra em equilíbrio a temperatura final do sistema se mantém a mesma durante todo o decorrer do tempo, logo o gráfico que melhor responde a questão é o da alternativa A.
