Atps Calculo

a

QUESTÃO:

(1,5 ponto)

Avaliador

Revisor

Uma cafeteira elétrica de alumínio, com massa de 5,0 x 10

2

g e especificações nominais 3,0

kW e

110V, tem em seu interior 5,0 x 10

2

g de água. O sistema, composto pela cafeteira e a água no seu interior,

está, inicialmente, à temperatura de 20

o

C. Após ser ligada à tensão nominal, obtém-se o café quando toda

a água ferve e transforma-se em vapor que passa pelo pó.

Dados:

calor específico do alumínio: 0,22 cal/g

o

C

calor específico da água: 1,0 cal/g

o

C

calor latente de vaporização da água: 5,4 x 10

2

cal/g

1 cal = 4,18 J

Supondo que a temperatura do sistema não exceda 100

o

C e que durante a vaporização a cafeteira

e a água permaneçam em equilíbrio térmico:

a)

calcule a energia que deve ser fornecida ao sistema para que toda a massa de água se vaporize.

b)

sabendo que, devido às perdas para o ambiente, apenas 80% da energia fornecida é absorvida pelo

sistema, determine o tempo necessário para o preparo do café.

Cálculos e respostas:

cafeteira: m

1

= 5,0 x 10

2

g ; t

i

= 20

o

C ; c

1

= 0,22 cal/g

o

C

água: m

2

= 5,0 x 10

2

g ; t

i

= 20

o

C ; c

2

= 1,0 cal/g

o

C

a)

t

f

= 100

o

C

222

1

1

1

2

2

2

2v

ÄQ=mcÄ

t

+mc

Ä

t

+mL=

5,0x1

0

x0,22x(100-20)+5,0

x1

0

x1,0x(100-20)+5,0x1

0

x

540

∆

Q = 4,0 x 10

4

x 0,22 + 4,0 x 10

4

+ 27 x 10

4

= 31,88 x 10

4

cal

∆

Q = 32 x 10

4

cal

b)

32

EE

P=

Ät

==

Ä

tP

⇒

40

×4,18

1,39

4