Questão 17 — Calorimetria — Efeito Joule e Aquecimento com Vazão (Física) — Instituto Militar de Engenharia (IME) 2022

Física Calorimetria — Efeito Joule e Aquecimento com Vazão

Instituto Militar de Engenharia (IME) 2022 Médio

Instituto Militar de Engenharia (IME) · Concurso de Formação e Graduação

Gabarito disponível

Tanque com água alimentado por uma bomba d’água (entrada de água pela esquerda), com agitador no fundo e sistema de aquecimento formado por resistor de 5 Ω imerso, chave S e fonte de 600 V.

Na figura mostra-se um tanque sendo alimentado por uma bomba d’água, um agitador e um sistema de aquecimento.

Dados:
• massa específica da água: 1 g/cm³;
• calor específico da água: 1 cal/(g.°C);
• vazão de água da bomba: 10 L/min;
• 1 cal = 4,2 J.

Observações:
• não há perdas de calor pelo tanque;
• toda energia dissipada pela resistência aquece a água;
• o agitador mistura toda a água do tanque, mantendo-a numa mesma temperatura.

A água do tanque e a fornecida pela bomba encontram-se a 20 °C. Em determinado instante, o tanque contém 220 L de água e a chave S do sistema de aquecimento é fechada. O tempo, em minutos, para que a água do tanque atinja 60 °C será: