Em um determinado experimento, um aluno deve aquecer 40 g de...

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Q3614942 Física
Em um determinado experimento, um aluno deve aquecer 40 g de um líquido de calor específico igual a 0,9 cal/gºC, de uma temperatura de 25 ºC até 85 ºC, em 4 min e 12 s. Para isso, ele utilizará um aquecedor elétrico cujo circuito é representado no desenho abaixo. Como o aquecedor não varia a temperatura do líquido no tempo requerido, conforme o planejado, ele precisará modificar o circuito do aquecedor acrescentando um novo resistor. Para atingir o objetivo, deverá associar ao resistor de 8 Ω:

Dados: A troca de calor ocorre apenas entre os resistores e o líquido, que está em um recipiente adiabático; os fios do circuito são ideais; considere 1 cal = 4,2 J.

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Antes de tudo, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para se aquecer esse fluído até 85°c, portanto:

Q= m . c . Δt

Q= 40. 0,9 . (85-25) => 36.60 = 2160 cal, multiplicando por 4,2, temos Q= 9072 J.

Vamos calcular a potência necessária para se gerar 9072 J em 4 min e 12s, transformando o tempo em segundos, 4 x60= 240s + 12s, temos 252 s.

Pot = Q/ tempo -> Pot = 9072/252, portanto, potência = 36 w.

-> Precisamos calcular agora como funcionará essa resistência equivalente, em um dpp de 12V para se gerar 36W.

Logo, Pot = U²/ Req

Temos que 36=(12)²/Req

Logo, Req= 144/36, sendo assim, Req = 4.

Perceba que a Resistência Equivalente diminui, mostrando que o novo resistor foi colocado em paralelo.

Para saber o valor da nova resistência, faremos

Req= R1. R2 / R1+ R2

4= 8R2/ 8+ R2

32 + 4R2= 8R2

32= 4R2

Logo, percebemos que o novo resistor é 32/4= 8.

Temos como resposta, em paralelo com 8 ohm.

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