Questão 2

UFU 2018

Física

(UFU - 2018 - 2ª FASE)

Um copo de vidro, contendo em seu interior 100g de água e 100g de gelo, encontra-se sobre uma fonte de calor, inicialmente desligada. Em um dado instante, a fonte de calor é ligada e fornece calor ao sistema água-gelo-copo a uma taxa constante de 20cal/s.
Considere que a pressão atmosférica é equivalente a 1atm, que o sistema água-gelo-copo encontra-se inicialmente em equilíbrio térmico, e despreze as demais interações do sistema com o ambiente.

Dados
Calor específico da água = 1cal/g^oC
Calor latente de fusão do gelo = 80cal/g
Capacidade térmica do copo de vidro = 5cal/^oC

Com base nos dados e nas informações acima, responda.

A) É possível saber em qual temperatura o sistema água-gelo-copo se encontrava antes de a fonte de calor ser ligada? Justifique a sua resposta.

B) Qual o tempo gasto para que o sistema água-gelo-copo atinja a temperatura de 40^oC?

Gabarito:

Resolução:

A) O equilíbrio térmico ocorrerá na temperatura de 0ºC, portanto, sim, dá para saber a temperatura do sistema antes da fonte ser ligada.

B) $Q = Q_{agua} + Q_{gelo} + Q_{copo}$

$Q = (mc Delta T) _{agua} + (mL + mcDelta T) _{gelo} + (mcDelta T)_{copo}$

$Q = 100 cdot (40-0) + [100 cdot 80 + 100 cdot (40-0)] + 5 cdot (40-0)$

$Q = 4000 + [8000 + 4000] + 200$

$Q = 16200 cal$

Calculando potência:

$P = frac{Q}{Delta t}$

$20 = frac{16200}{Delta t}$

$Delta t = 810 s$

Questões relacionadas

Questão 19

(UFU - 2018 - 1a FASE) Eclipses são fenômenos naturais, nos quais um corpo extenso como a Lua ou a Terra bloqueia a passagem dos raios solares quando Sol, Terra e Lua se encontram a...

Ver questão

Questão 11

(UFU - 2018 - 1a FASE) Em uma sala de aula, um professor de física realiza o seguinte experimento: enrola um pedaço de papel na forma de um canudo e o coloca atravessando um orif&i...

Ver questão

Questão 12

(UFU - 2018 - 1a FASE) Relâmpagos são eventos elétricos, normalmente de curta duração, gerados a partir de nuvens carregadas que possuem potenciais elétr...

Ver questão

Questão 13

(UFU - 2018 - 1a FASE) As radiações eletromagnéticas possuem diversas aplicabilidades na vida cotidiana, e o espectro das mais utilizadas pela humanidade é formado po...

Ver questão