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Física - Quantidade de Calor - Potência

26/05/2010 - Mayara disse...

Bom dia, estou com dúvida nesta questão de termologia:

A garota possui um aquário de 60 L, com peixes tropicais de água doce, muito sensíveis a baixas temperaturas. Para mantê-los na temperatura ideal de 23 °C, utiliza um aquecedor com termostato. Tendo observado o funcionamento desse tipo de aquário, ao longo de um ano, ela constata uma máxima diminuição de temperatura de 1,5 °C por hora. Sabendo-se que alguns peixes não sobrevivem mais de 5 horas em temperaturas inferiores a 23 °C e que na sua cidade a temperatura mínima pode chegar a 8 °C, é CORRETO afirmar que: (DADO: 1 cal = 4J)

01. a potência mínima do aquecedor deverá ser 100 W, desde que não haja troca de água.

02. com um aquecedor de 200 W, havendo troca de água no inverno, alguns peixes morrerão.

04. com um aquecedor de 60 W ligado constantemente, a temperatura da água pode ser mantida em 20 °C, desde que ela não seja trocada.

08. mesmo com um aquecedor de 500 W, alguns peixes morreriam se a aquarista precisasse trocar a água no inverno.

16. um aquecedor de 400 W não precisaria ser ligado mais de 15 minutos por hora, caso não houvesse troca de água.


28/05/2010 - CCDA RESOLVE
 
Mayara, boa tarde. Sou Reginaldo, Professor de Física e Matemática do CCDA, vou ajudá-la em sua dúvida que trata de quantidade de calor e potência.

Se a água do aquário perde temperatura a taxa de 1,5 °C por hora pode-se calcular a quantidade de calor perdida em uma hora. Deve-se saber que 1 hora tem 3600 segundos, 60 litros de água têm como massa 60 kg que equivalem a 60.000 g e que o calor específico da água é 1 cal/g °C. Tem-se:
Sabe-se que calor é uma forma de energia, portanto, pode ser medido em joules (J), como 1 cal equivale a 4 J, calcula-se:
Se a água do aquário perde esta quantidade de energia, o aquecedor deve fornecer a mesma quantidade de energia ao aquário, então, sua potência pode ser calculada levando em consideração que o tempo gasto para fornecer esta energia deve ser o mesmo tempo que o aquário levou para perdê-la. Calcula-se:
A potência mínima do aquecedor de ser de 100 W. A primeira afirmativa está correta.


Para trocar toda a água do aquário, no inverno, deve-se levar em consideração que a água na temperatura ambiente estará a 8 °C e deve chegar a 23 °C em no máximo 5 horas, para que os peixes não morram. O aquecedor deverá fornecer uma quantidade de calor dentro destas especificações. Tem-se:


Para trocar toda a água do aquário é necessário ter um aquecedor de 200 W. Desta forma, a segunda afirmativa está errada, pois é possível trocar a água e a mesma atingir 23 °C em 5 horas. 

A terceira afirmativa está errada, pois é necessário um aquecedor de 100 W para que a água não perca temperatura.

A quarta afirmativa está errada é preciso um aquecedor de 200 W para trocar a água do aquário.

Com um aquecedor de 400 W e 15 minutos (900 s) de funcionamento a cada hora qual seria a energia cedida ao aquário em forma de calor? Tem-se:
A energia fornecida pelo aquecedor de 400 W em 15 minutos é suficiente para fornecer a quantidade de calor 90.000 cal que o aquário necessita para manter a água em 23 °C. A quinta afirmativa está correta.

Mayara, espero tê-la ajudado em sua duvida. Qualquer dificuldade no entendimento dos conceitos, mande-nos em forma de outra dúvida.

Um comentário:

  1. Muito bom a forma como você explica cada fase do desenvolvimento do problema.

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