Question

Foi instalada, junto a um fogão a lenha, uma serpentina para aquecer a água. O conjunto de tubos e o reservatório são feitos de ferro, cujo calor específico vale 0,1 cal/g.°C, e possuem massa total de 9 kg. Quando o reservatório e os tubos estão completamente preenchidos, armazenam 42 litros de água, cujo calor específico vale 1,0 cal/g.°C e a densidade, 1 g/cm3 .Sabe-se que há, em média, uma absorção de 400 cal por segundo e uma perda de 40 cal no mesmo tempo. Para elevar a temperatura do sistema água-ferro de 10 °C para 55 °C, o tempo necessário, em minutos, será aproximadamente igual a

Answer 1

O tempo necessário seria de 5,4 segundos ou 0,09 minutos.

A quantidade total de calor necessária para elevar a temperatura de 10 ºC para 55 ºC pode ser calculada pela equação geral da calorimetria, Q = m.c.ΔT. Primeiro calcularemos essa quantidade de calor apenas para a panela e depois para a água, e então somaremos tudo no final.

Resolvendo para a panela:

Q = m.c.ΔT ⇒ Q = 9.0,1.(55-10) ⇒ Q = 9.0,1.45 ⇒ Q = 40,5 calorias.

Resolvendo para a água (Lembrando que 42 L equivalem a 42 kg de água):

Q = m.c.ΔT ⇒ Q = 42.1.45 ⇒ Q = 1890 calorias.

Assim, para essa variação de temperatura, são necessários 1930,5 calorias. Com essa fonte de calor, demoraria 5,4 segundos para que o sistema atingisse essa temperatura (1930,5/360).