1º) Considere que uma pequena boca de fogao a gás fornece uma potência de 250 cal/s. Supondo-se que toda a energia térmica fornecida é transmitida para 200g de água, inicialmente a 30 graus, calcule o tempo, em segundos, necessario para que a água comece a ferver.
Nessa questão devemos prestar atenção a 3 pontos importantes:
1 - Dados
Pot = 250cal/s ==> esse dado não é a toa e não é para ser disprezado, já que indica quanto de Q (calor) fornece por segundo, assim você já sabe que irá usá-lo no fim para definir a conta
2 - Dados de calorimetria
200g de água, 30º ==> quando isso está na conta você deve recorrer à uma das formulas da calorimetria com os dados que você tem. No caso: Temperatura, massa, calor específico (porque é universal 1cal/gºC). Isso nos remete a fórmula: Q = m.c.T
3 - Dados extras
Para ter certeza de que um dado vai ser usado na conta, "link" ele com outras informações, ex:
Pot = 250cal/s ==> trecho, "toda a energia térmica é transmitida para 200g de água...." ou seja, ela faz parte da conta
Ferver ==> temperatura de fervura d'água: 100ºC, pois é quando está ebulindo, borbulhando.
Agora na conta:
Q = m.c.T
Q = 200.1.(100-30)
Q = 200.70
Q = 14000cal
Isso é o número total de calorias necessárias para aquecer a àgua a 100ºC, agora vamos pegar quanto o fogão fornece para ele p/segundo para saber o tempo que vai levar até somar 250+250+250+....=14000cal
t = 14000cal/250cal/s
t = 56s
R - 56s
2º) Um calorímetro com capacidade térmica 5cal/ºC contém 200g de àgua a 20ºC. Ao colocar um bloco metálico de 500g a temperatura de 100ºC no interior do calorímetro, o sistema atinge o equivalente a 60ºC. Qual o calor específico do metal?
Vamos usar o mesmo método de armação da primeira questão:
1 - Dados
5cal/ºC - Capacidade do Calorímetro
200g H2O à 20ºC
500g Metal à 100ºC
Tfinal do sistema: 60ºC
2 - Dados da calorimetria
Como nessa questão temos um calorímetro e 2 componentes já podemos pensar na fórmula da soma das quantidades de calor.
Qtotal = soma dos Q que interagem no sistema
0 = soma dos Q que interagem no sistema
3 - Dados extras
Calorímetro - Linkado com todas as informações, usável.
H20 - "
Metal - "
O que temos em comum? Tf = 60º (equilíbrio)
O que queremos achar? calor específico do metal
Qcal + Qh20 + Qm = 0
C.T + m.c.T + m.c.T = 0
5.40 + 200.40.1 + 500.cm.(-40) = 0 --> cortam-se os 40
-500cm = -205
cm = 0,04
cm = 4.10^-2
R - 4.10^-2cal/gºC
3º) Um lago tem uma camada superficial de gelo com espessura de 4,0 cm a uma temperatura
de - 16 °C. Determine em quanto tempo o lago irá descongelar sabendo que a potência média por
unidade de área da radiação solar incidente sobre a superfície da Terra é 320 W/m²
Agora faça por você a interpretação dos dados, vou explicar a conta em sí:
V = A.h
V = 1m².0,04m
V = 0,04m³
Porque eu tirei logo o volume? porque eu sabia que iria ter somatório de Q, então iria pedir massa, um dado que não disponho.
d = m/V
1 = m/40
m = 40kg
Agora, tanto faz a ordem, tiramos o Q do gelo e o Q da àgua, mas porque separados? Vamos somar, para ficar mais simples numa unica conta não dá.
Qgelo = m.c.T
Qgelo = 40000.0,5.16
Qgelo = 20000.16
Qgelo = 320000cal
Qgelo (Latente) = L.m
Qgelo(L) = 80.40000
Qgelo(L) = 3200000
Calorias totais = Qgelo + Qgelo(L)
Ct = 3520000cal
Observe que a unidade está em calorias, assim precisamos passar para Joule assim não dá para usar a potência, pois ela está em W/m² é uma das unidades aceitas. Potência pode ser dada de várias formas, aqui está 3 exemplos:
1 - Nm^-2 ou N/m²
2 - Jm^-3 ou J/m³
3 - Wsm^-3 ou Watts p/segundo / m³
Agora a parte mais fácil, transformar em Joule.
1 cal - 4J
3520000 - X
Agora dividimos pelo número de Watts transmitidos sob a àrea
X = 14080000 / 320 = 44000s
Porque deu segundos?
R - Observe (com as unidades):
1 joule = 1 N × m (1 newton-metro) = 1 W × s (watts-segundo)
então;
X = 14080000Ws / 320W = 44000s
assim só sobram os segundos
mas ainda devemos transformar mais 2 vezes:
44000s / 60 = 733,333min
733,333min / 60 =~ 12,2h
R - =~ 12,2h
4º) Quantas calorias são transmitidas por metro quadrado de um cobertor de 2,5 cm de espessura durante uma hora, estando a pele a 33ºC e o ambiente a 0ºC? O coeficiente de condutibilidade térmica (k) do cobertor é de 8.10^-5cal/s.cm.ºC.
Esse nem requer explicação, só basta jogar na fórmula do fluxo de calor. Se você observar que a pergunta contém o k, a espessura, e as temperaturas
Fluxo = k.A.T / E
Fluxo / A = k.T/E
Fluxo/A = 8.10^-5.(0-33)/2,5
Fluxo/A = 105,6.10^-5
Fluxo/1m² = 105,6.10^-5
Fluxo/10000cm² = 105,6.10^-5
Fluxo = 105,6.10^-1
Fluxo = 10,56cal/s
1h = 3600s
10,56 x 3600 = 38016cal
R - 38016cal
5º) A uma profundidade de 40 cm, dentro de um líquido colocado num tanque exposto ao ar, há uma fonte pequena. Qual o diâmetro de um disco opaco capaz de impedir a emergência d equalquer luz para o ar. O indice de refração do líquido é raiz de 2.
O mais fácil
Como ele diz que o disco é opaco a luz terá um ângulo maximo, que é a borda deste. Assim, temos que calcular qual é o ângulo que ela faz antes de ser refletida usando a lei do seno do ângulo limite:
senL = nar / nl, ou simplesmente: senL = indice de refração do menor / indice de refração maior
senL = 1/raiz2
senL = raiz2/raiz2.raiz2
senL = raiz2/2 = 45º
tg45º = co/h
1 = co/40
co = 40cm
D = 2.co
D = 2.40
D = 80cm
R - 80cm
segunda-feira, 9 de agosto de 2010
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Olá, referente a questão 5, que fórmula foi usada para chegar a TANGENTE de 45º?
ResponderExcluirEste comentário foi removido pelo autor.
ExcluirLei de snell (ÂL = N menor/ N maior) e apos saber o angulo limite substitui na formula tg = co/ca, pela tangente vc vai achar o raio do disco, uma vez q vc ja sabe o cateto oposto, q é a altura da agua, achando o raio vc multiplica por dois e acha o diametro
ExcluirPor que tem que usar a tg de 45°?
ResponderExcluirEste comentário foi removido pelo autor.
ExcluirPorque ele quer achar cateto oposto (que no problema é o raio),e tangente sempre será cateto oposto(CO) sobre hipotenusa(HIP). Como já temos a HIP e o valor da tangente do ângulo em questão (Tg45= 1), só aplicar os valores para achar o CO.
ExcluirPorque ele quer achar cateto oposto (que no problema é o raio),e tangente sempre será cateto oposto(CO) sobre hipotenusa(HIP). Como já temos a HIP e o valor da tangente do ângulo em questão (Tg45= 1), só aplicar os valores para achar o CO.
ExcluirPorque o seno de 45 é = raiz2/2
ExcluirPorque ele quer achar cateto oposto (que no problema é o raio),e tangente sempre será cateto oposto(CO) sobre cateto adjacente(CA). Como já temos o CA (40cm) e o valor da tangente do ângulo em questão (Tg45= 1), só aplicar os valores para achar o CO.
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