Um bastao cilindrico de cobre de comprimento

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 20 – Calor e Primeira Lei da Termodinâmica 
1 
 
 
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE 
JANEIRO, 1996. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 20 – CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
 
48. Um bastão cilíndrico de cobre, de comprimento 1,2 m e área de seção reta de 4,8 cm2 é isolado, 
para evitar perda de calor pela sua superfície. Os extremos são mantidos à diferença de 
temperatura de 100oC, um colocado em uma mistura água-gelo e o outro em água fervendo e 
vapor. (a) Ache a taxa em que o calor é conduzido através do bastão. (b) Ache a taxa em que o 
gelo derrete no extremo frio. 
 (Pág. 201) 
Solução. 
(a) A taxa de transferência de calor vale: 
 
( ) ( )( ) ( ) ( )
( )
4 2 o o401 W/m.K 4,8 10 m 100 C 0,0 C
16,04 J/s
1,2 m
Q FkA T TH
L
−  × −−  = = = 
 16 J/sH ≈ 
(b) A taxa de transferência de calor pode ser manipulada da seguinte forma: 
 f
dQ dQ dm dmH L
dt dm dt dt
= = × = 
Na expressão acima foi usada a regra da cadeia e o termo dQ/dm foi identificado como o calor 
latente de fusão do gelo. Logo: 
 ( )
( )
16 J/s
0,048048 g/s
333 J/gf
dm H
dt L
= = =  
 0,048 g/sdm
dt
≈