Em um dia frio de inverno em uma cidade na região Sul do Brasil, a temperatura exterior a uma residência é de 8 °C. Com base nessa informação, responda. Se a potência do chuveiro dessa residência é de 14 kW e sua vazão é de 15 l/min, qual é a máxima temperatura da água ao sair do chuveiro considerando-se que ela se encontra, inicialmente, em equilíbrio térmico com a temperatura exterior? (considere: densidade da água igual a 1000 g/l; calor específico da água igual a 1 cal/g °C; 1 caloria é igual a 4 J) a) 14 °C b) 17 °C c) 19 °C d) 22 °C e) 25 °C
Soluções para a tarefa
Resposta:
Basta usar a fórmula de potência térmica
P = Q/∆t
P = mc∆T/∆t
14000 = 15000×4×(Tf - 8)/60
Tf - 8 = 14
Tf = 14+8
Tf = 22°C
Para resolvermos este exercícios devemos utilizar a Lei da Conservação de Energia, que nos diz que a energia elétrica do chuveiro (potência elétrica) proporciona o aquecimento da água do chuveiro. Com isso, a temperatura máxima da água ao sair do chuveiro é de 22ºC.
Como estimar a energia necessária para aquecer a água?
Neste caso, é necessário utilizar a Lei da Conservação da Energia, que estabelece que as energias que entram e saem da substância provocam uma alteração de temperatura na substância.
Neste caso:
- a energia entrando é a potência do chuveiro de 14.000 W
- o efeito gerado é o aumento da temperatura da água (fornecimento de calor para água)
A taxa de transferência de calor necessária para esquentar a água é estimado por:
Q = V x C x (Tf - Ti)
Sendo: Q a taxa de transferência de calor necessária (W), V é a vazão da substância (g/s), C o calor específico da substância (J/kgºC), Tf a temperatura final e Ti a temperatura inicial da substância.
Igualando a potência do chuveiro à expressão acima temos:
Potência = V x C x (Tf - Ti)
Para encontrar a vazão de água em g/s fazemos:
- vazão em l/min x densidade / 60
- 15 l/min x 1000 g/l / (60 s/min) = 250 g/s
Logo:
Tf = 14.000 / (250 x 4) + 8 = 22ºC
Para mais exercícios sobre calorimetria acesse: https://brainly.com.br/tarefa/51558517
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