Física II ⇒ Calorimetria

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James Prescott Joule (1818-1889), cientista britânico, realizou experimentos que determinaram a equivalência entre energia mecânica e energia térmica. Joule iniciou estudos sobre o calor gerado por correntes elétricas quando tinha 18 anos e, aos 22,deduziu a relação entre o calor gerado por uma corrente elétrica e a resistência elétrica (o que hoje conhecemos como “efeito Joule”). Nessa mesma época, ele determinou a relação entre a quantidade de trabalho mecânico e o calor produzido na água pela rotação de pequenas pás. É um dos maiores responsáveis pela construção do “princípio de conservação da energia”.

Fonte: F. Cabral e A. Lago, Física, v.2, Ed. Harbra, 2004.

Na figura abaixo, é mostrado um esboço do aparelho usado por Joule para determinar o “equivalente mecânico do calor” (1 cal=4J ). Admita que o aparelho de Joule mostrado contenha 200 gramas de água ( c = 1,0 cal/(g°C)) em seu interior e que possui isolamento térmico perfeito. As massas suspensas (m = 2,0 kg ) caem 10 m , e toda a energia mecânica é convertida em calor na água.Usando esses dados, calcule o aumento na temperatura da água e marque a alternativa que apresenta o valor CORRETO (considere g = 10 m/s)

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a) 0,50 °C
b) 0,20 °C
c) 1,0 °C
c) 1,5 °C
e) 2,0 °C

Resposta

---

a

[Killin]

energia mecânica que será convertida em calor: [tex3]E=mgh \rightarrow E=2.2.10.10=400J=100cal[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]E=mgh \rightarrow E=2.2.10.10=400J=100cal[/tex3]

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

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

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

[tex3]100=200(1)\Delta\theta \rightarrow \Delta \theta=0,5°C[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]100=200(1)\Delta\theta \rightarrow \Delta \theta=0,5°C[/tex3]

[Auto Excluído (ID:19627)]

Mas a resposta é 0,5 e por que na energia mecânica não se soma a energia cinética que os blocos adquirem?

[snooplammer]

Mas a resposta é 0,5 e por que na energia mecânica não se soma a energia cinética que os blocos adquirem?

O gabarito tenha marcado como 0,5 pois a massa de cada bloco é 2kg, a massa dos dois será de 4 kg. Logo substituindo 2kg por 4kg nas contas do colega acima daria a resposta do gabarito.

A energia cinética dos blocos são desprezadas pelo próprio exercício ao fato de que não da a velocidade dos blocos. Não lembro também de ter visto energia cinética em polias. Irei ver se acho no livro do RB quando eu passar por essa matéria de novl

[snooplammer]

Fui procurar e tem aplicações de energia cinética em sistemas com polias. Mas nesse caso, não há menção de velocidade de cada bloco. Acho que a própria questão despreza msm. Fica a pergunta em aberto para ser melhor respondida

[Killin]

eu n tinha me ligado que eram dois blocos... enfim, já arrumei. agora a resolução bate com o gabarito.

n faz sentido querer somar a energia potencial gravitacional com a energia cinética adquirida pois é a primeira que permite o bloco desenvolver determinada velocidade. o que se pode pensar é que a energia cinética dos blocos quando estão na base será totalmente convertida em calor, não a soma dessa energia cinética com a energia potencial gravitacional, perceba que somar essas energias (potencial gravitacional + cinética) é redundante.