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Efeito Joule

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Resolvido Efeito Joule

Mensagem por Pedro Flávio Sab 10 Jul 2021, 11:14

. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2016) Com o intuito de homenagear o célebre cientista, um eletricista elabora um inusitado aquecedor conforme mostra a figura abaixo. Esse aquecedor será submetido a uma tensão elétrica de 120V, entre seus terminais A e B, e será utilizado, totalmente imerso, para aquecer a água que enche completamente um aquário de dimensões 30 cm x 50 cm x 80 cm. Desprezando qualquer tipo de perda, supondo constante a potência do aquecedor e considerando que a distribuição de calor para a água se dê de maneira uniforme, determine após quantas horas de funcionamento, aproximadamente, ele será capaz de provocar uma variação de temperatura de 36 Fº na água desse aquário.

Efeito Joule Efeito10
Adote: 
Pressão atmosférica = 1atm 
Densidade da água  = 1g / cm³
Calor específico da água = 1 cal . g. ºC
1 cal = 4,2 J
Cada resistor = 1 Ohm
a) 1,88 
b) 2,00 
c) 2,33 
d) 4,00 



GAB: C


Podem me ajudar com a resolução da questão? Não consegui encontrar o gabarito.

Obrigado!
lol!


Última edição por Pedro Flávio em Seg 12 Jul 2021, 09:33, editado 3 vez(es)
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Resolvido Re: Efeito Joule

Mensagem por Renan Almeida Sab 10 Jul 2021, 14:26

Para que a corrente passe por um resistor, seus dois terminais devem estar conectados à uma diferença de potencial.
Vamos analisar quais devem ser levados em consideração no cálculo da resistência equivalente:
Efeito Joule Einste10
Há 12 resistores de 1 Ω em série, totalizando 12 Ω de resistência equivalente.

Calculando a potência dissipada pelo circuito:

V = R*i
120 V = 12 Ω * i
i = 10 A

P = V*i
P = 120*10
P = 1200 W

Queremos elevar a temperatura da água em 36ºF.
Lembre-se que para cada 100ºC de variação de temperatura há uma variação de 180ºF.

180/100 = ∆F/∆C
180/100 = 36/∆C
∆C = 20ºC

Calculamos a potência do sistema em W(J/s), por isso deve-se utilizar o calor específico em J/gºC, nesse caso, ou a potência em cal/s para o calor específico em cal/gºC.

1 cal = 4,2 J
1 cal/gºC = 4,2 J/gºC

Agora, deve-se achar a massa da água para que se calcule a quantidade de energia necessária para elevar sua temperatura:

Volume de água = 30*50*80 = 120*10³ cm³
d = m/v
(1 g/cm³) = m/(120*10³ cm³)
m = 120*10³ g

c = Q/m*∆T
(4,2 J/gºC) = Q/(120*10³ g * 20 ºC)
Q = 1,008*107 J

Por fim, calcula-se o tempo com base na quantidade de energia encontrada e a potência do circuito:
P = Q/t
(1200 J/s) = (1,008*107 J)/t
t = 8400 s

(3600 s)/(1 h) = (8400 s)/x
x = 2,33 h (C)
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Pedro Flávio e fernandalnh gostam desta mensagem

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Resolvido Re: Efeito Joule

Mensagem por Elcioschin Sab 10 Jul 2021, 17:37

Pedro Flávio

Parece que você conhece o gabarito.
Logo, deveria tê-lo informado(Regra XI do fórum)
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Resolvido Re: Efeito Joule

Mensagem por Pedro Flávio Seg 12 Jul 2021, 08:55

@Elcioschin escreveu:Pedro Flávio

Parece que você conhece o gabarito.
Logo, deveria tê-lo informado(Regra XI do fórum)
Perdão, mestre. 
Estava com pressa e acabei esquecendo. Já irei editar o post, obrigado!
Pedro Flávio
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Resolvido Re: Efeito Joule

Mensagem por Pedro Flávio Seg 12 Jul 2021, 09:00

@Renan Almeida escreveu:Para que a corrente passe por um resistor, seus dois terminais devem estar conectados à uma diferença de potencial.
Vamos analisar quais devem ser levados em consideração no cálculo da resistência equivalente:
Efeito Joule Einste10
Há 12 resistores de 1 Ω em série, totalizando 12 Ω de resistência equivalente.

Calculando a potência dissipada pelo circuito:

V = R*i
120 V = 12 Ω * i
i = 10 A

P = V*i
P = 120*10
P = 1200 W

Queremos elevar a temperatura da água em 36ºF.
Lembre-se que para cada 100ºC de variação de temperatura há uma variação de 180ºF.

180/100 = ∆F/∆C
180/100 = 36/∆C
∆C = 20ºC

Calculamos a potência do sistema em W(J/s), por isso deve-se utilizar o calor específico em J/gºC, nesse caso, ou a potência em cal/s para o calor específico em cal/gºC.

1 cal = 4,2 J
1 cal/gºC = 4,2 J/gºC

Agora, deve-se achar a massa da água para que se calcule a quantidade de energia necessária para elevar sua temperatura:

Volume de água = 30*50*80 = 120*10³ cm³
d = m/v
(1 g/cm³) = m/(120*10³ cm³)
m = 120*10³ g

c = Q/m*∆T
(4,2 J/gºC) = Q/(120*10³ g * 20 ºC)
Q = 1,008*107 J

Por fim, calcula-se o tempo com base na quantidade de energia encontrada e a potência do circuito:
P = Q/t
(1200 J/s) = (1,008*107 J)/t
t = 8400 s

(3600 s)/(1 h) = (8400 s)/x
x = 2,33 h (C)
Muito obrigado, amigo. Ótima explicação, tirou todas as minha dúvidas!

cheers
Pedro Flávio
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Resolvido Re: Efeito Joule

Mensagem por Carolzita Lisboa Ter 20 Jul 2021, 19:58

Se garantem!

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Resolvido Re: Efeito Joule

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