Questão 1.
Uma ducha com água aquecida eletricamente, de potência 4,20 kW, ou seja, que utiliza energia elétrica a uma taxa 4,20 kJ por segundo, liga automaticamente quando a torneira é aberta permitindo uma vazão mínima de 3,00 litros de água por minuto. A partir daí, à medida que a torneira é aberta para permitir vazões maiores, o aquecedor elétrico permanece operando à mesma potência. A vazão máxima desta ducha é de 6,60 litros de água por minuto. (a) Qual a temperatura máxima possível da água liberada pela ducha em um dia de inverno, em ◦C, no qual a água que entra na ducha está a 15,0 ◦C? (b) Se a ducha está ligada, qual a temperatura mínima possível da água liberada em um dia de verão, em ◦C, no qual a água que entra na ducha está a 24,0 ◦C?
é da obf por favor me ajudemmmmmmmm
Soluções para a tarefa
A temperatura máxima é de 35,1 ºC e a mínima 25 ºC.
Primeiro vamos transformar essa potência do chuveiro em calorias utilizando uma regra de três simples:
1 cal --------- 4,186 J
x (cal) ------- 4200 J
x = 4200/4,186 = 1003,3 J
Além disso temos que nos atentar ao fato da potência estar em kW por segundo e o vazão em L por minuto, logo devemos transformar a vazão para L por segundo. Para tal vamos aplicar uma regra de três simples:
60 s --------- 3 (L/min)
1 s ------------ Vmin (L/s)
Vmin = 3/60 = 0,05 L por segundo
E também:
60 s --------- 6 (L/min)
1 s ------------ Vmax (L/s)
Vmax = 6/60 = 0,1 L por segundo
Por fim devemos considerar a massa específica da água como 1 kg/L e o seu calor específico igual a 1 cal/gºC.
a) A maior temperatura será alcançada na menor vazão da torneira, pois ai teremos menos massa de água para aquecer. Deste modo, vamos primeiro calcular a massa de água. Sabendo que a vazão será Vmin, ou seja, 0,05 L/s. Logo, teremos 0,05L de água. Pela fórmula da massa específica:
p = m/V
1 = m/0,05
m = 0,05kg = 0,05*1000 g = 50 g
E aplicando a fórmula para a quantidade de calor fornecida pela ducha:
Q = mcΔT
1003,3 = 50*1*(T - 15)
50(T - 15) = 1003,3
T - 15 = 1003,3/50 = 20,1
T = 15 + 20,1 = 35,1ºC
b) Já a menor temperatura será alcançada na maior vazão da ducha, ou seja, Vmax = 0,1 L/s. Nesse caso teremos uma massa de água igual a:
p = m/V
1 = m/0,1
m = 0,1 kg = 0,1*1000 g = 100 g
E, por fim, a temperatura final vai ser:
Q = mcΔT
1003,3 = 100*1*(T - 24)
100(T - 24) = 1003,3
T - 24 = 1
T = 1 + 24 = 25 ºC
Você pode aprender mais sobre Calorimetria aqui: https://brainly.com.br/tarefa/20152443
a) A temperatura máxima possível da água liberada pela ducha em um dia de inverno: 35,1ºC.
Para chegar a esse resultado, faremos a potência de calorias para Joule:
1 cal --------- 4,186 J
x (cal) ------- 4200 J
x = 4200/4,186
x= 1003,3 J
Agora vamos transformar a vazão de L/min para L/s:
60 s --------- 3 (L/min)
1 s ------------ Vmin (L/s)
Vazão = 3/60
Vazão= 0,05 L/s
Assim, a vazão máxima será de:
Vmax = 6/60
Vmax= 0,1 L/s
Q = mcΔT
1003,3 = 50*1*(T - 15)
50(T - 15) = 1003,3
T - 15 = 1003,3/50
T = 15 + 20,1
T= 35,1ºC
b) A temperatura mínima será de 25ºC.
Considerando a vazão máxima da ducha, a massa de água será de:
p = m/V
1 = m/0,1
m = 0,1 kg
m= 0,1*1000 g
m= 100 g
A temperatura será de:
Q = mcΔT
1003,3 = 100*1*(T - 24)
100(T - 24) = 1003,3
T - 24 = 1
T = 1 + 24
T= 25 ºC
Leia mais em:
https://brainly.com.br/tarefa/17448453