Física II ⇒ (UFMG) - Temperatura e calor

[danimedrado]

A fim de determinar a temperatura de um forno industrial, um tarugo de ferro de 15kg, que se encontrava no interior do forno, é retirado e mergulhado em um tanque contendo 60kg de óleo a 20ºC. Determine a temperatura do forno, sabendo-se que:

• a capacidade térmica do tanque, bem como as perdas de calor para o meio ambiente são desprezíveis.

• os calores específicos do ferro e do óleo são, respectivamente, 0,11 cal/gºC e 0,44 cal/gºC.

• a temperatura final de equilíbrio é 70ºC.

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Olá, danimedrado!

Segue a resolução:
[tex3]\sum Q = 0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\sum Q = 0[/tex3]

[tex3]Q_{ferro} + Q_{forno} = 0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]Q_{ferro} + Q_{forno} = 0[/tex3]

[tex3]m_{ferro}\cdot c_{ferro} \cdot \Delta \theta_{ferro} + m_{forno}\cdot c_{forno} \cdot \Delta \theta_{forno} = 0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]m_{ferro}\cdot c_{ferro} \cdot \Delta \theta_{ferro} + m_{forno}\cdot c_{forno} \cdot \Delta \theta_{forno} = 0[/tex3]

Substituindo os valores:
[tex3]15\cdot 10^3 \cdot 0,11 \cdot (70 - \theta_0)+ 60\cdot 10^3 \cdot 0,44 \cdot (70 - 20) = 0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]15\cdot 10^3 \cdot 0,11 \cdot (70 - \theta_0)+ 60\cdot 10^3 \cdot 0,44 \cdot (70 - 20) = 0[/tex3]

Realizando os devidos cálculos:
[tex3]\theta_0 = 870[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\theta_0 = 870[/tex3]

ºC

Raciocínio: O tarugo de ferro estava dentro do forno, então o tarugo deve apresentar a mesma temperatura do forno. Para descobrir a temperatura do forno, de maneira mais segura, joga-se o tarugo no tanque até que o equilíbrio aconteça.