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av1-A Lei do Resfriamento de Newton descreve a taxa na qual um objeto se resfria em relação à diferença de temperatura entre o objeto e seu ambient...

av1-A Lei do Resfriamento de Newton descreve a taxa na qual um objeto se resfria em relação à diferença de temperatura entre o objeto e seu ambiente. A lei foi formulada pelo físico inglês Isaac Newton no século XVII. A Lei de resfriamento de Newton estabelece que a taxa na qual um objeto se resfria é proporcional à diferença de temperatura entre o objeto e seu ambiente. Em outras palavras, quanto maior a diferença de temperatura, mais rapidamente o objeto se resfria. Uma das aplicações da lei de resfriamento de Newton, seria a determinação de um modelo para o resfriamento na produção de blocos cerâmicos. Segundo a lei de Newton, a velocidade de resfriamento de um corpo no ar é proporcional à diferença da temperatura T do corpo e a temperatura Ta do ambiente. Mediante essas informações, resolva o seguinte problema: Ao ser retirado do forno o bloco cerâmico tende a trocar o calor com o ambiente, logo se a temperatura do ambiente é de 20ºC e a temperatura do bloco cai em 20 minutos de 100 ºC a 60 ºC, dentro de quanto tempo sua temperatura descerá para 30 ºC? • Apresente a Equação Diferencial ordinária, que descreve a lei de resfriamento de Newton; • Apresente o desenvolvimento dos cálculos, para a determinação do tempo para que a temperatura decaia para 30º. Após realizar suas reflexões, elabore um pequeno texto, contendo o máximo de 20 a 30 linhas, expondo sua argumentação, acerca do solicitado.

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A equação diferencial ordinária que descreve a Lei do Resfriamento de Newton é dT/dt = -k(T - Ta), onde T é a temperatura do objeto, Ta é a temperatura do ambiente, k é a constante de resfriamento e t é o tempo. Para determinar o tempo necessário para que a temperatura do bloco cerâmico caia para 30ºC, podemos usar a equação T = Ta + (T0 - Ta)e^(-kt), onde T0 é a temperatura inicial do bloco cerâmico. Substituindo os valores, temos: 30 = 20 + (100 - 20)e^(-k*t) 10/80 = e^(-k*t) ln(10/80) = -k*t t = -ln(10/80)/k Para encontrar k, podemos usar a informação de que a temperatura do bloco caiu de 100ºC para 60ºC em 20 minutos: 60 = 20 + (100 - 20)e^(-k*20) 40/80 = e^(-20k) ln(1/2) = -20k k = ln(2)/20 Substituindo k na equação para t, temos: t = -ln(10/80)/(ln(2)/20) t ≈ 46,2 minutos Portanto, a temperatura do bloco cerâmico levará cerca de 46,2 minutos para cair de 100ºC para 30ºC. A Lei do Resfriamento de Newton é uma importante ferramenta para entender como os objetos perdem calor para o ambiente. Ela é amplamente utilizada em diversas áreas, como na produção de blocos cerâmicos, na refrigeração de alimentos e na climatização de ambientes. É importante destacar que a lei de Newton é uma aproximação e não leva em consideração outros fatores que podem influenciar no resfriamento de um objeto, como a umidade do ar e a presença de vento.

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