Question

. (Unicamp-SP) Para resfriar um motor de automóvel, faz-se circular água pelo mesmo. A água entra no motor a uma temperatura de 80 °C com vazão de 0,4 l/s, e sai a uma temperatura de 95 °C. A água quente é resfriada a 80 °C no radiador, voltando em seguida para o motor através de um circuito fechado.

a) Qual é a potência térmica absorvida pela água ao passar pelo motor? Considere o calor específico da água igual a 4200 J/kg °C e sua densidade igual a 1000 kg/m3.

b) Quando um "aditivo para radiador" é acrescentado à água, o calor específico da solução aumenta para 5250 J/kg °C, sem mudança na sua densidade. Caso essa solução a 80 °C fosse injetada no motor em lugar da água, e absorvesse a mesma potência térmica, qual seria a sua temperatura na saída do motor?

Answer 1

a) Em 1 segundo, temos que o volume de água é de 0,4 L = 0,4 x 10⁻³ m³. Logo, a massa de água será m = μ . V = 1000 . 0,4 . 10⁻³ = 0,4 kg

A quantidade de calor absorvida será Q = m . c . ΔT = 0,4 . 4200 . 15 = 25200 J

Como a potência térmica é o calor sobre o tempo, temos:
P = 25200/1 = 25200 J/s

b) Se ela absorve a mesma potência térmica, então a quantidade de calor absorvida também será a mesma. Também temos que a massa de água que passa em 1 segundo também será a mesma, pois a densidade não muda. Portanto:
Q = m . c₂ . ΔT ----> ΔT = 25200/(0,4 . 5250) ---> ΔT = 12º C

Como ΔT é a temperatura final menos a inicial, a temperatura final será 80 + 12 = 92ºC