Um cozinheiro apos acordar e perceber que seu

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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 
 
23. Um cozinheiro, após acordar e perceber que seu fogão estava sem gás, decide ferver água para 
fazer café, sacudindo-a dentro de uma garrafa térmica. Suponha que ele use 500 cm3 de água a 
59oF e que a água caia 1,0 pé em cada sacudida, com o cozinheiro dando 30 sacudidas por 
minuto. Desprezando-se quaisquer perdas de energia térmica pela garrafa, quanto tempo precisa 
ficar sacudindo a garrafa até que a água ferva? 
 (Pág. 198) 
Solução. 
A energia necessária para ferver a água Qa vale: 
 aQ mc T Vc Tρ= ∆ = ∆ 
 ( )( )( ) ( ) ( )3 3 o o o1,0 g/cm 500 cm 1,00 cal/g C 100 C 15 C 42.500 cal 177.905 JaQ  = − = =  
O aumento de temperatura devido a cada sacudida é devido à transferência de energia potencial 
gravitacional à massa de água. A cada sacudida uma energia potencial Qs igual a mgh é transferida 
para o líquido. 
 sQ mgh Vghρ= = 
 ( )( )( )( )3 4 3 21.000 kg/m 5,0 10 m 9,81 m/s 0,3040 m 1,49112 JsQ −= × = 
A freqüência f da agitação é de 30 sacudidas por minuto, ou f = 0,50 s−1. Como a cada ciclo de 
agitação uma energia Qs é transferida, a taxa de transferência de energia é fQs. Logo, o tempo total t 
necessário para ferver a água será: 
 ( )
( )( )1
177.905 J
238.619,29 s
0,50 s 1,49112 J
a
s
Qt
fQ −
= = =  
 2,8 dt ≈