Ano 2022#termodinamica#calorimetria#calor especifico

Sobre o tema

Questões de termodinâmica e calorimetria são frequentes em concursos militares como o IME. O problema envolve um tanque com água sendo aquecido por uma resistência elétrica, enquanto recebe água fria de uma bomba e é agitado. Para resolvê-lo, é necessário aplicar o princípio da conservação de energia: o calor fornecido pelo sistema de aquecimento é usado para elevar a temperatura da água que já está no tanque e da água que entra continuamente. A taxa de aquecimento é constante, e a vazão mássica é conhecida. O cálculo envolve a determinação do tempo necessário para que a temperatura atinja 60 °C, considerando que a água de entrada está a 20 °C. Esse tipo de problema exige domínio de conceitos como calor específico, potência térmica e balanço de energia em regime transiente.

Tópicos relacionados

  • Balanço de energia em regime transiente
  • Calor específico e capacidade térmica
  • Vazão mássica e vazão volumétrica
  • Potência térmica e taxa de aquecimento
  • Conversão de unidades (cal para J)

Enunciado

Na figura mostra-se um tanque sendo alimentado por uma bomba d'agua, um agitador e um sistema de aquecimento. Dados: massa especifica da agua: 1 g/cm3; calor especifico da agua: 1 cal/(g.grausC); vazao de agua da bomba: 10 L/min; 1 cal = 4,2 J. A agua do tanque e a fornecida pela bomba encontram-se a 20 graus C. Em determinado instante, o tanque contem 220 L de agua e a chave S do sistema de aquecimento e fechada. O tempo, em minutos, para que a agua do tanque atinja 60 graus C sera:

Alternativas

  • A)

    8

  • B)

    11

  • C)

    14

  • D)

    17

  • E)

    20

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Perguntas frequentes

O que é balanço de energia em calorimetria?

É a aplicação da conservação de energia: o calor recebido por um sistema é igual à variação de sua energia interna, desconsiderando perdas. Em problemas com fluxo de massa, considera-se também a energia associada à matéria que entra e sai.

Como converter vazão volumétrica em vazão mássica?

Multiplica-se a vazão volumétrica pela massa específica do fluido. No caso da água, 1 L/min equivale a 1000 g/min, pois 1 L de água tem massa de 1 kg (1000 g) a 4 °C.

Qual a relação entre caloria e joule?

1 caloria (cal) equivale a 4,2 joules (J). Essa conversão é frequentemente necessária quando se trabalha com potência elétrica em watts (J/s) e calor em calorias.

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