Física - Semana 134

Escrito por Ualype Uchôa

Iniciante

Não tão ideal

Um calorímetro de alumínio de $250$ $g$ contém $500$ $g$ de água a $20$ $^\circ C$, inicialmente em equilíbrio. Coloca-se dentro do calorímetro um bloco de gelo de $100$ $g$. Calcule a temperatura final do sistema.

Dados:

Calor específico da água líquida: $1,00$ $cal/g ^{\circ}C$.

Calor latente de fusão do gelo: $80$ $cal/g$.

Calor específico do alumínio: $0,21$ $cal/g^{\circ}C$.

Intermediário

Uma troca de calor

$N$ corpos de capacidades térmicas constantes $C_1, C_2, C_3 ... C_N$, respectivamente, são postos em contato entre si, simultaneamente. As suas temperaturas iniciais são $T_1, T_2, T_3 ... T_N$, respectivamente. Determine a temperatura do sistema após atingido o estado estacionário, em função dos dados apresentados.

Avançado

Uma troca de calor diferente...

$a)$ Imagine dois corpos iguais, de mesma capacidade térmica constante $C=a$, que encontravam-se a temperaturas iniciais $T_1$ e $T_2$, respectivamente, começam a trocar calor entre si. Por intermédio de algum agente externo (uma máquina térmica, nesse caso), nós retiramos trabalho desse sistema térmico. Qual a maior quantidade de trabalho possível que pode ser extraída dessa configuração?

$b)$ Agora, considere a mesma situação, mas as capacidades térmicas dos corpos dependem da temperatura deles, da forma $C=aT^n$, em que $n$ é um número qualquer. Determine a maior quantidade de trabalho possível que pode ser extraída da configuração nesse caso. Reproduza o resultado do item anterior fazendo $n=0$.

EDIT: A demonstração pedida pode se tornar um desafio matemático um tanto quanto trabalhoso. Caso prefira, pule-a.