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4. Uma fonte térmica, que contém água fervente a 100 ºC, é conectada a outra fonte, que contém uma massa de gelo m a 0 ºC, através de barras condut...

4. Uma fonte térmica, que contém água fervente a 100 ºC, é conectada a outra fonte, que contém uma massa de gelo m a 0 ºC, através de barras condutoras de mesmo formato. Quando a barra de cobre é usada, em regime permanente, a massa m de gelo derrete totalmente em 20 min. Já quando a barra de aço é usada, também em regime permanente, a massa m de gelo derrete totalmente em 60 min. Determine quanto tempo demoraria, em regime permanente, para derreter totalmente a massa m de gelo se as barras fossem usadas em série.
A. ( ) 10 min
B. ( ) 20 min
C. ( ) 60 min
D. ( ) 80 min
E. ( ) 120 min

Essa pergunta também está no material:

F5_-_Lista_15_-_Propagação_do_calor
2 pág.

Enem Colegio AnchietaColegio Anchieta

💡 1 Resposta

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Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação da quantidade de calor que é transferida por condução térmica: Q = k * A * deltaT / d * t Onde: - Q é a quantidade de calor transferida - k é a condutividade térmica do material da barra - A é a área da seção transversal da barra - deltaT é a diferença de temperatura entre as extremidades da barra - d é o comprimento da barra - t é o tempo de condução térmica Como as barras são usadas em série, a quantidade de calor transferida é a mesma em ambas as barras. Assim, podemos igualar as equações para as barras de cobre e aço: k_cobre * A * deltaT / d_cobre * t = k_aco * A * deltaT / d_aco * t Simplificando a equação, temos: t = (k_aco * d_cobre * t_cobre) / (k_cobre * d_aco) Substituindo os valores, temos: t = (45 * 20) / (401 * 60) = 0,5 min Portanto, a alternativa correta é A) 10 min.

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