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Efeito Joule - Determinar a temperatura da água após 42 s...

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Mensagem por DHST Seg 24 Set 2012, 12:34

Uma massa de 100g de água a 5ºC é aquecida por meio de um resistor de 100 Ω ligado a uma fonte de tensão de 100 V. Dados: 1,0 cal = 4,2 J e o calor específico da água = 1,0 cal/gºC. Determine a temperatura da água, após 42 s, em ºC, supondo–se que todo o calor fornecido pelo resistor seja absorvido pela água.

Como é a fórmula do Efeito Joule? Quero saber como igualar as duas partes. A variação de energia tem que ser igual à quantidade de calor? Façam passo a passo, por favor. Quero entender bem mesmo.
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Mensagem por velloso Seg 24 Set 2012, 13:26

Não existe fórmula para o efeito Joule..

O que acontece é que o calor transmitido de uma resistência do chuveiro para a água é usada para esquentá-la. Igual como acontece em um fogão que usa sua chama para Esquentar a água

No fogão, a fonte do calor é a combustão de um gás. No chuveiro é energia mecânica dos elétrons que se chocam com os átomos do fio da resistência elétrica.

O que você precisa usar aqui é seu conhecimento sobre calor sensível, que é a energia térmica usada para mudar a temperatura de uma substância.

Podemos usar a fórmula que relaciona o calor envolvido na mudança de temperatura de uma substância. Nesse caso a substância é a água.

Q = m.c.∆θ

Q = 100.1.(θ - 5)

Q = 100(θ-5) cal.

Esse é o calor necessário para elevar a temperatura da água de 5°C até uma temperatura final que queremos saber qual é.

O autor nos fornece implicitamente a potência do chuveiro. É essa capacidade do chuveiro de fornecer energia à água que vai elevar a temperatura da água.

Sabemos que:

Potência é a energia transferida (seja qual for a energia) em certo intervalo de tempo.

Pot = E/t

A energia que é fornecida à água é a energia térmica(ou calor) que calculamos lá em cima:

E = Q

Então podemos expressar da seguinte forma:

Pot = Q/t (I)

A potência do chuveiro é a potência elétrica:

P = U.i

i = U/R

P = U²/R (II)

Igualando a equação I com a II temos:

Q/t = U²/R

Agora é só calcular. Tem que ter cuidado com as unidades. O Q, que nós encontramos em calorias, é necessário transformar em Joules, pois a potência no S.I. é calculada em Joules por segundos que vai gerar a unidade Watts.

Deu pra ajudar, meu amigo?






Última edição por velloso em Seg 24 Set 2012, 18:25, editado 1 vez(es)
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Mensagem por Edimar Timol Seg 24 Set 2012, 13:30

Ótima explicação do velloso, mas postarei pra não dizer que foi tempo perdido.

A potência dissipada pode ser dada por:
PD=U2/R

Resolvendo temos que PD=100W=100J/s

P=Q/t ----> 1000*42=Q -----> Q=4200J ou 1000cal

Temos que:
Q=mc∆T ----> 1000=100*1*∆T ------> ∆T= 10°C

Se: ∆T=tf - ti -----> tf=∆T + ti

tf=15°C
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Mensagem por DHST Seg 24 Set 2012, 15:07

Vou precisar imprimir essa ÓTIMA explicação pra fixar! Shocked :bounce:

Ajudou demais!
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Mensagem por velloso Seg 24 Set 2012, 18:23

cheers
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