Física III ⇒ Perda de calor Tópico resolvido

[jogurgel]

Bom dia!

Alguém pode me ajudar com essa questão?

Uma chaleira de alumínio de massa 0,5kg, cheia de 1,2l de água à temperatura 23ºC está sendo aquecida sobre uma chama que dissipa a 709W. Considerando que não exista perda de energia para o meio ambiente, ou seja que toda a energia da chama seja transferida à chaleira, quanto tempo (em minutos) passará até a completa evaporação da água?

c(agua)=4190J/(Kg.K); c(aluminio)=910J/(Kg.K); Lv(agua)=2,26 x [tex3]10^{6}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]10^{6}[/tex3]

J/Kg.

Dê a resposta com dois algarismos significativos.

[Brunoranery]

Bom dia. Primeiro vamos calcular o calor total para termos a evaporação completa da água.

Primeiro temos que aquecê-la a 100 graus celsius e depois aplicar o calor latente de vaporização. Venha comigo!

Q = mc [tex3]\Delta T[/tex3]

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[tex3]\Delta T[/tex3]

Como a densidade da água é 1kg/L, temos nesses 1,2L, 1,2Kg.

Q = 1,2 x 4190 x (100 - 23)
Q = 387156 J

Agora o calor de vaporização:

Q = mL
Q = 1,2 x 2,26x10⁶
Q = 2712000 J

Calor total: 3099156 J

O alumínio, por ter o calor específico menor que o da água, sofre maior variação de temperatura do que a água para fornecer o calor que ela deve receber.
Como em um sistema conservativo, o calor que a água tem que receber é o que o alumínio tem que ceder. Além disso, devemos considerar a elevação da temperatura do alumínio até os 100 graus celsius.

Nesse sentido, fica:

Q = mc [tex3]\Delta T[/tex3]

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[tex3]\Delta T[/tex3]

Q = 0,5 x 910 x 77
Q = 35035 Cal

Somando: 3134191 Cal

Jogando na fórmula da potência

Pot = [tex3]\frac{\tau }{t}[/tex3]

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[tex3]\frac{\tau }{t}[/tex3]

t = [tex3]\frac{3134191}{709}[/tex3]

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[tex3]\frac{3134191}{709}[/tex3]

t = 4420,57s

Passando para minutos:

t = 73,67 minutos.

Eu faria dessa forma. O fato de não ter gabarito aumenta a possibilidade de erros. Qualquer problema aí, podem comentar

[demac]

Brunoranery, eu também tinha pensado dessa forma. Mas fiquei na dúvida se o alumínio não iria continuar esquentando enquanto a água estava estável nos 100ºC, durante a mudança de fase.

[Brunoranery]

Brunoranery, eu também tinha pensado dessa forma. Mas fiquei na dúvida se o alumínio não iria continuar esquentando enquanto a água estava estável nos 100ºC, durante a mudança de fase.

Eu pensei em duas possibilidades.

1- Alumínio em equilíbrio térmico com a água.
2- Alumínio apenas fornece o calor que a água precisa.

OBS: Tirei uma dúvida com o Undefinied e percebi que é correto considerar a elevação de temperatura do alumínio.

[demac]

Se eu for considerar o aquecimento do alumínio até 100 graus, eu meio que estarei ignorando o fato de que os calores recebidos por ele e pela água serão diferentes pelos diferentes calores específicos.

Exatamente. Considerando essa última forma que você botou, é como se o alumínio não estivesse retendo nenhum calor da fonte, e passasse tudo pra água. Mas como não sabemos até que temperatura ele vai, também não podemos dizer o calor recebido por ele. E a questão não cita o desligamento da fonte. Achei confusa.

[jogurgel]

Oi pessoal. brigadão pelas respostas. Chegando em casa vou confirmar o gabarito que deram e posto aqui. Fiquei uns dias sem entrar no site. Brigadão mesmo.