Física IICalorimetria Tópico resolvido

Termologia, Óptica e Ondas.

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AnaFlavia
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Calorimetria

Mensagem não lida por AnaFlavia »

(UFU-MG) Um aparelho de microondas é utilizado para aquecer 100g de água(calor específico igual a 1 cal/g. ºC), de 25ºC a 73ºC. O aparelho gera 100 W de potência, sendo que 80% da energia produzida atinge a água e é totalmente convertida em calor. Nessas condições, assinale a alternativa que corresponde a uma afirmação verdadeira.
A) A energia total gerada pelo aparelho de microondas em cada segundo é de 80 J.
B) O calor absorvido pela água durante esse processo de aquecimento é de 4800 J.
C) O rendimento desse processo é de 20%.
D) O tempo necessário para esse processo de aquecimento é de 4 minutos.
OBS: Use 1 cal = 4 J.
Resposta: Letra D
**Por favor, me expliquem cada alternativa??? :(:(

Última edição: AnaFlavia (Seg 19 Jun, 2017 18:55). Total de 5 vezes.



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Bira
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Re: Calorimetria

Mensagem não lida por Bira »

Olá, vamos calcular primeiro a energia total que deve ser fornecida para aquecer a água:
[tex3]Q=m*c*\Delta T=100*1*(73-25)=4800[/tex3] cal, ou [tex3]Q=4800*4=19200[/tex3] J, em que Q é o calor total, m, a massa do corpo, c, o calor específico do material e [tex3]\Delta T[/tex3] a variação da temperatura.

Veja que o microondas é capaz de ter 80% do total de sua energia produzida transferida para a massa de água em forma de calor, ou seja:
[tex3]P_{ef}=P_t*\eta =100*0,8=80[/tex3] W, em que [tex3]\eta[/tex3] é o rendimento, [tex3]P_t[/tex3] , a potência total, e [tex3]P_{ef}[/tex3] a potência efetiva.

[tex3]1W=1J/s[/tex3] , assim, o tempo de aquecimento pode ser então visto como:
[tex3]t=\frac{Q}{P_{ef}}=\frac{19200}{80}=240[/tex3] s

Assim, vamos analisar as alternativas:
a) A energia total gerada pelo microondas será a Potência total do aparelho multiplicada pelo tempo em que ele permaneceu em funcionamento, ou seja, [tex3]E_t=P_t*t=100*240=24000[/tex3] J, portanto, está falsa.
b) O calor absorvido pela água será 4800 cal, ou 19200 J. Então, alternativa falsa.
c) É falsa, pois o rendimento do processo é justamente o calor aproveitado dividido pelo calor total fornecido, como o próprio enunciado disse, foi de 80% "O aparelho gera 100 W de potência, sendo que 80% da energia produzida atinge a água e é totalmente convertida em calor".
d) Foram necessários 240 segundos para aquecer a água, onde cada minuto tem 60 segundos, logo [tex3]\frac{240}{60}=4[/tex3] min. Então, está correta.

Última edição: Bira (Seg 19 Jun, 2017 19:26). Total de 1 vez.



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Re: Calorimetria

Mensagem não lida por AnaFlavia »

Bira, muito obrigada pela resolução! Ajudou demais! Mas de onde surgiu essa fórmula --> t=Q/Pef ???



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Bira
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Re: Calorimetria

Mensagem não lida por Bira »

Ah, acho que pode ter ficado um pouco confuso.
Quando eu falo que [tex3]Q[/tex3] é o calor total, eu digo que o calor é como se fosse uma forma de energia, pode ver que a unidade deles são iguais (ambos estão em Joules).
Veja que a fórmula de potência é vista como: [tex3]P=\frac{\tau }{t}[/tex3] , onde [tex3]\tau[/tex3] é o trabalho. Esse trabalho por sua vez, pode ser visto como a energia útil a esse sistema.
Então de outra forma eu poderia dizer que a Potência poderia ser escrita como: [tex3]P_{ef}=\frac{E_{ef}}{t}[/tex3] , ou seja, o trabalho em forma de energia efetiva dividido por unidade de tempo.

Lembre-se que no enunciado foi dito que toda a energia efetiva foi transferida em forma de calor para o corpo, e nós temos o valor total da energia [tex3]Q[/tex3] necessária para aquecer o sistema, então, podemos escrever: [tex3]P_{ef}=\frac{Q}{t}[/tex3] .
Assim, se invertermos, ficamos com: [tex3]t=\frac{Q}{P_{ef}}[/tex3]

Última edição: Bira (Seg 19 Jun, 2017 21:07). Total de 2 vezes.



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