Question

Um objeto metálico aquecido de cerca de 3 Kg precisa ser resfriado utilizando água para fazer o
resfriamento. Nesse processo a água deverá receber 22680 J do objeto aquecido, sendo a
temperatura da água aumentada nesse processo de 25°C para 85°C. Considerando que o calor
específico da água seja igual a c = 4,2 J/g.K (valor arredondado para facilitar os cálculos),
determine o tipo de recipiente mais apropriado para conter a água (em uma única batelada, sem
recargas) que será usada nesse processo.
Escolha entre as seguintes opções (considere: 1 litro de água = 1000 mL = 1 Kg = 1000 g)
- copo de vidro de 250 mL
- panela de metal de 2 L
- galão de água de plástico de 20 L
- caixa d'água de plástico de 1000 L
- caminhão tanque de metal de 30000 L

Answer 1

Olá!

O calor que provoca uma mudança de temperatura de um corpo é chamado de Calor Sensível e pode ser calculado através da equação:

Q = m . c . ΔT

Onde Q é a quantidade de calor sensível, dado em J, m é a massa do corpo, dada em g, c é o calor especifico do corpo, dado em J/g.K e ΔT é a variação de temperatura, em K.

Nesse caso temos que um corpo é resfriado pelo uso de água, havendo uma troca de calor sensível no valor de 22680 J.  

Sabendo que a temperatura em Kelvin corresponde a temperatura em Celsius mais 273, temos que a temperatura inicial da água é de 298 K e final de 358 K. Assim, a variação de temperatura é de 60 K.

Assim, substituindo os valores na equação, teremos:

Q = m . c . ΔT

22680 = m . 4,2 . 60

m = 90 g

Assim, a massa necessária para essa troca de calor na variação de temperatura observada é de 90 g, o que equivale a 90 mL. Portanto, um recipiente adequado seria o de 250 mL.

Bons estudos!