Realiza-se a experiência de Joule usando-se somente um corpo de massa m=3,0 Kg, que entra em repouso após descer h=20m. Em consequência, a rotação das pás agita a massa m= 0,6 kg de água, inicialmente a 15° C. Determinar a temperatura da água, desprezando capacidade térmica do calorimetro.
Calor especifico da água= 1 cal/g°C ou 4180 J/Kg°C
Após realizar os cálculos, conclui-se que a temperatura final da água é 15,24 °C.
A questão aborda sobre o assunto de Transformação de Energia, no caso de energia potencial gravitacional para energia térmica.
A energia potencial gravitacional é proveniente da altura de um objeto em determinado sistema referencial em um ambiente que possui aceleração da gravidade. A fórmula que calcula a energia potencial é definida pelo produto entre a massa (m), gravidade (g) e altura (h).
[tex]E_P = m \cdot g \cdot h[/tex] (Equação 1)
A quantidade de calor (Q), mede a energia térmica transferida através da variação de temperatura. É calcula pelo produto da massa, pelo calor específico (c) do corpo e a variação de Temperatura (ΔT) sofrida:
[tex]Q = m \cdot c \cdot \Delta T[/tex]
A questão fala que a queda de uma massa aumenta a temperatura de uma massa de água. Desta forma, há transformação de energia potencial em calor:
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Após realizar os cálculos, conclui-se que a temperatura final da água é 15,24 °C.
A questão aborda sobre o assunto de Transformação de Energia, no caso de energia potencial gravitacional para energia térmica.
A energia potencial gravitacional é proveniente da altura de um objeto em determinado sistema referencial em um ambiente que possui aceleração da gravidade. A fórmula que calcula a energia potencial é definida pelo produto entre a massa (m), gravidade (g) e altura (h).
[tex]E_P = m \cdot g \cdot h[/tex] (Equação 1)
A quantidade de calor (Q), mede a energia térmica transferida através da variação de temperatura. É calcula pelo produto da massa, pelo calor específico (c) do corpo e a variação de Temperatura (ΔT) sofrida:
[tex]Q = m \cdot c \cdot \Delta T[/tex]
A questão fala que a queda de uma massa aumenta a temperatura de uma massa de água. Desta forma, há transformação de energia potencial em calor:
Os dados da questão são:
[tex]\large \sf \begin {cases}m_1 = \quad \text {\sf 3 kg;} \\h = \quad \text {\sf 20 m} \\m_2 = \quad \text {\sf 0,6 kg}\\T_0 = \quad \text {\sf 15 $^oC$}\\c = \quad \text {\sf 4180 $K/kg\cdot ^oC$} \end {cases}[/tex]
[tex]E_P = Q\\\\m_1 \cdot g \cdot h = m_2 \cdot c \cdot \Delta T\\\\3 \cdot 10 \cdot 20 = 0,6 \cdot 4180 \cdot (T - 15)\\\\T-15 = \dfrac{600}{2508}\\\\T - 15 = 0,24\\\\T = 15+0,24\\\\T = 15,24 ^oC[/tex]
Portanto, a temperatura final da água é 15,24 °C.
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