Problemas Resolvidos de Física

Propaganda

Problemas Resolvidos de Física
Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE
JANEIRO, 1996.
FÍSICA 2
CAPÍTULO 20 – CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
48. Um bastão cilíndrico de cobre, de comprimento 1,2 m e área de seção reta de 4,8 cm2 é isolado,
para evitar perda de calor pela sua superfície. Os extremos são mantidos à diferença de
temperatura de 100oC, um colocado em uma mistura água-gelo e o outro em água fervendo e
vapor. (a) Ache a taxa em que o calor é conduzido através do bastão. (b) Ache a taxa em que o
gelo derrete no extremo frio.
(Pág. 201)
Solução.
(a) A taxa de transferência de calor vale:
kA (TQ − TF )
=
H =
L
( 401 W/m.K ) ( 4,8 ×10−4 m 2 ) (100o C ) − ( 0, 0o C )
=
(1, 2 m )
16, 04 J/s
H ≈ 16 J/s
(b) A taxa de transferência de calor pode ser manipulada da seguinte forma:
dQ dQ dm
dm
H=
=
×
= Lf
dt dm dt
dt
Na expressão acima foi usada a regra da cadeia e o termo dQ/dm foi identificado como o calor
latente de fusão do gelo. Logo:
(16 J/s=
) 0, 048048 g/s
dm H
= =
dt L f ( 333 J/g )
dm
≈ 0, 048 g/s
dt
________________________________________________________________________________________________________
Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996.
Cap. 20 – Calor e Primeira Lei da Termodinâmica
1