Suponha que o experimento de Joule tenha sido realizado com dois corpos de massas 6,0 kg caindo de uma altura 3 m. Suponha, ainda, que a massa de água contida no recipiente era de 200 g e que os corpos foram soltos por vinte vezes. Calcule a elevação da temperatura da água. (Considere:c água = 1, 0 cal/g.oC, 1 cal = 4 J e g = 10 m/s2)
Soluções para a tarefa
Resposta:
A variação de temperatura será de 4,5° em cada corpo (Δt=4,5°)
Explicação:
A princípio é dito que os dois corpos de 6kg for soltos 20 vezes a uma altura de 3m e é informado que a o valor da aceleração gravitacional será considerado 10m/s2. Logo podemos calcular energia potencial gravitacional, ou seja, a energia total utilizada na elevação de temperatura da água. Para tal devemos utilizar a fórmula da Energia Mecânica Em= Eci - Ecf (uma vez que toda energia potencial gravitacional se transformará em energia cinética no fim do percurso, podemos considerar a energia gravitacional potencial como sendo Q (energia final obtida) na equação de calorimetria. Logo mgh(inicial) - mgh(final) = 6kg*10m/s2*3m = 180J, porém como o processo se repetiu 20 vezes, deve-se multiplicar 180J por 20, resultando em 3600J. Logo essa energia de 3600J equivalerá a energia resultante na fórmula Q = m*c*Δt
Sendo assim temos: 3600J = 200g * 4J * Δt
Por fim tem-se que: Δt = 3600/800, chegando em Δt=9/2º, ou seja Δt=4,5°