Física II ⇒ Calorimetria - 2015 IFF Tópico resolvido

[Camila123]

Um ebulidor elétrico consiste, basicamente, em um dispositivo composto por uma resistência elétrica que, ao ser percorrido
por corrente elétrica, dissipa calor devido ao efeito Joule. Um estudante comprou um ebulidor elétrico, o produto possuía
etiqueta com as seguintes informações:

ebulidor.png (10.41 KiB) Exibido 2208 vezes

Para testar o ebulidor, o estudante quis preparar um café. Para isso, ele colocou uma determinada quantidade de água,
a 20ºC, dentro de um recipiente de alumínio, inicialmente à mesma temperatura, cuja massa (vazio) é de 300 g. O estudante
marcou em seu relógio que a água demorou 11 minutos e 12 segundos para ferver. Considere que o calor gerado pelo ebulidor
foi transferido apenas para o sistema água+recipiente e que a tensão em que o estudante ligou o ebulidor é de 110V.
Determine qual foi a quantidade de café preparada pelo estudante.
(Dados: cH20= 1 cal/g.Cº , cAluminio= 0,22 cal/g.Cº , dH20= 1kg/dm³, 1cal= 4,2 J)

a) 256 ml
b) 312 ml
c) 384 ml
d) 428 ml
e) 462 ml

[rippertoru]

Olá. Creio que seja a letra C.

Dado os parâmetros do ebulidor, a resistência interna do mesmo é:
[tex3]R_i = \frac{220^2}{900} \approx 53,8\Omega[/tex3]

Como o estudante faz o café a 110V, temos a potência:
[tex3]P_{110} = \frac{110^2}{53,8} \approx 225W[/tex3]

O quantidade de calorias necessária para fazer com que o recipiente de alumínio vá de 20°C a 100°C é
[tex3]Q_{al} = 300\times 0,22 \times 80 = 5280cal[/tex3]
O quantidade de calorias necessária para fazer com que a água vá de 20°C a 100°C é
[tex3]Q_{agua} = 80\times m [/tex3]

11min e 12 segundos equivale a 672 segundos.

A potência em calorias produzida durante esse tempo é:
[tex3]P' = 225W\times 672 = 225\frac{J}{s}\times 672s = 151200J = 36000cal[/tex3]

Se toda a quantidade de calorias produzida é transferida para o recipiente + água, então:
[tex3]80m + 5280 = 36000[/tex3]
[tex3]80m = 36000 - 5280[/tex3]
[tex3]80m = 30720[/tex3]
[tex3]m = \frac{30720}{80}[/tex3]
[tex3]m = 384g[/tex3]

[Camila123]

Eu cheguei ao mesmo resultado, só que de maneira diferente, não sei se está certo...

P= Q/[tex3]\Delta t[/tex3]
900= Q/672
Q= 604800 J

604800/4,2= 144000 cal

Qaluminio=Qagua
Qaluminio - Qagua
528000-144000= 384000

384000/1000 = 384g

Poderia ser feito desta forma?

[rippertoru]

Qaluminio=Qagua
Qaluminio - Qagua
528000-144000= 384000

384000/1000 = 384g

Poderia ser feito desta forma?

Não entendi essa parte.

[Camila123]

eu igualei o Qaluminio com o Qagua, ai tinha subtraído Qaluminio com Qagua, e ai tinha dado a variação que acabou igual a 384000
e dividindo por 1000 deu o valor em g ou ml (384). Não sei se foi mt sorte que deu o mesmo resultado ou se podia fazer dessa maneira... Por isso queria perguntar se esse meu método está errado.

[snooplammer]

eu igualei o Qaluminio com o Qagua, ai tinha subtraído Qaluminio com Qagua, e ai tinha dado a variação que acabou igual a 384000
e dividindo por 1000 deu o valor em g ou ml (384). Não sei se foi mt sorte que deu o mesmo resultado ou se podia fazer dessa maneira... Por isso queria perguntar se esse meu método está errado.

A parte em que iguala Qh2o + Qal é possível pois a água está perdendo energia logo Seu q seria negativo. O somatório de todas os Q devem dar zero
logo... Qal + (-Qh2o)=0
Qal=Qh2o

Agora o resto pode ser uma carteada, pois se você afirmar que a soma deles deveriam dar zero e 384000 [tex3]\neq [/tex3] 0
torna-se um absurdo