Buscar

A lei de resfriamento de Newton nos permite calcular a taxa de variação da temperatura de um corpo em resfriamento. Considere a seguinte situação: ...

A lei de resfriamento de Newton nos permite calcular a taxa de variação da temperatura de um corpo em resfriamento. Considere a seguinte situação: Um cozinheiro fez um bolo de chocolate. Ao retirar do forno, o bolo apresentava uma temperatura de 150°C. Passados quatro minutos, essa temperatura caiu para 90 °C. Sabendo que a temperatura do ambiente é de 25°C, calcule quanto tempo levará para que o bolo esfrie até a temperatura de 30 °C. Assinale a alternativa correta.

💡 4 Respostas

User badge image

Ed Verified user icon

Podemos utilizar a lei de resfriamento de Newton para calcular a taxa de variação da temperatura de um corpo em resfriamento. A lei é dada por: dT/dt = -k(T - Ta) Onde: - dT/dt é a taxa de variação da temperatura em relação ao tempo; - k é a constante de resfriamento; - T é a temperatura do corpo; - Ta é a temperatura do ambiente. Podemos reescrever a equação acima como: ln((T - Ta)/(T0 - Ta)) = -kt Onde: - T0 é a temperatura inicial do corpo; - t é o tempo decorrido. Podemos utilizar essa equação para calcular o tempo necessário para que o bolo esfrie até a temperatura de 30°C. Temos: ln((150 - 25)/(90 - 25)) = -k(4) ln(5/3) = -4k k = -ln(5/3)/4 Agora podemos utilizar a equação para calcular o tempo necessário para que o bolo esfrie até a temperatura de 30°C. Temos: ln((150 - 25)/(30 - 25)) = -k*t ln(25/5) = -(-ln(5/3)/4)*t t = ln(5/3)*5/4 t = 1,15 minutos Portanto, a alternativa correta é a letra B) 1,15 minutos.
3
Dislike0
User badge image

EL Gabaris

Através dos devidos cálculos realizados, temos que o tempo que o bolo levará para que esfrie até a temperatura de  é de aproximadamente  minutos .

Para resolver sua questão, teremos que utilizar a lei de resfriamento de Newton, dada da seguinte forma:

Logo, teremos que resolver uma E.D.O. Sabendo que a temperatura do ambiente (  ) é igual a , temos que:

Destarte, surge que:

Lembrando da definição de logaritmo (  ), lembrando também que o logaritmo natural "lnx" tem como base o euler.

Agora, perceba que como temos  sendo uma constante, podemos substituí-lo por uma incógnita qualquer, no meu caso eu escolhi fazer  , logo:

Ao retirar o bolo do forno, o bolo apresentava uma temperatura de , ou seja,  .

 

 

 

E descobrindo o valor do A, temos que:

 

Passados quatro minutos, essa temperatura caiu para , ou seja,  . Com isso, ficamos da seguinte forma:

 

 

  • Simplificando:

 

Agora, como queremos isolar K, iremos aplicar logaritmo natural em ambos os lados da igualdade, ficando então:

Agora, por fim, para descobrir quanto tempo levará para que o bolo esfrie até a temperatura de , basta fazer  , logo:

 

 

Fazendo uso de uma calculadora cientifica, temos que o tempo foi de aproximadamente:

Qualquer dúvida quanto a resolução dada é só chamar!

3
Dislike0
User badge image

Pedro Santana

20 minutos.
0
Dislike0

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

✏️ Responder

SetasNegritoItálicoSublinhadoTachadoCitaçãoCódigoLista numeradaLista com marcadoresSubscritoSobrescritoDiminuir recuoAumentar recuoCor da fonteCor de fundoAlinhamentoLimparInserir linkImagemFórmula

Para escrever sua resposta aqui, entre ou crie uma conta

User badge image

Outros materiais