Uma barra de cobre com 5,0cm2 de área de secção transversal e 100,0cm de comprimento tem uma das suas extremidades em contato com gelo em fusão e a outra em contato com vapor de água em ebulição sob pressão normal, conforme o esboço da figura.
Sendo o coeficiente de condutibilidade térmica do cobre igual a 0,92cal/s.cm.oC, o calor latente de fusão do gelo igual a 80cal/g e o calor latente de vaporização da água igual a 540cal/g, e desprezando-se as perdas de calor pela superfície lateral da barra, com base nos conhecimentos de Termologia, sobre a condução do calor em regime estacionário pode-se afirmar:
- A) O fluxo de calor através da barra é igual a 6,4cal/s.
- B) A quantidade de calor cedido pelo vapor em 40 minutos é de, aproximadamente, 1,1.103cal.
- C) A massa de gelo que se funde em 40 minutos é de, aproximadamente, 169g.
- D) A massa de vapor de água que se condensa no intervalo de 40 minutos é de, aproximadamente, 20,0g.
- E) A temperatura em uma secção da barra situada a 80,0cm da extremidade quente é de, aproximadamente, 25oC.
Resposta:
A alternativa correta é letra D) A massa de vapor de água que se condensa no intervalo de 40 minutos é de, aproximadamente, 20,0g.
Vamos verificar afirmativa por afirmativa.
a) O fluxo de calor através da barra é igual a 6,4cal/s. ERRADA. Pessoal, o fluxo é calculado por
dot Q = dfrac { k A Delta T}{L}
dot Q = dfrac{0,92 times 5 times 100}{100} = 4,6 , J/s
b) A quantidade de calor cedido pelo vapor em 40 minutos é de, aproximadamente, 1,1.103cal.
ERRADA.
Q = dot Delta t
Q = 4,6 times 40 times 60 = 1,1 times 10^4 , cal
c) A massa de gelo que se funde em 40 minutos é de, aproximadamente, 169g.
ERRADA.
Q = m L
m = dfrac{1,1 times 10^4}{80} = 137,g , g
d) A massa de vapor de água que se condensa no intervalo de 40 minutos é de, aproximadamente, 20,0g.
CORRETA.
m = dfrac{1,1 times 10^4}{540} = 20,37 , g
e) A temperatura em uma secção da barra situada a 80,0cm da extremidade quente é de, aproximadamente, 25oC. ERRADA.
4,6 = dfrac { 0,92 times 5 times (100 - x)}{80}
x = 20 , ^o C
Gabarito: LETRA D.
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