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Um operador colocar 200 litros de água em um tanque e verificou a temperatura com um termômetro, ele leu 20°C. Depois aquece 5 litros de água à 100°C e mistura no tanque. Sua intenção era que a água aumenta a temperatura para ficar entre 25°C e 30ºC para iniciar o processo de fabricação. Será que o objetivo do operador foi atingido? Qual terá sido a temperatura de equilíbrio da mistura final de água no tanque.

A) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 25°C.
B) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 22°C.
C) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 20°C.
D) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 27°C.
E) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 29°C.
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Aprendendo com Desafios

há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para resolver essa questão, precisamos aplicar o princípio da conservação de energia, que nos diz que a quantidade de calor perdida por um corpo deve ser igual à quantidade de calor ganha por outro corpo. Vamos calcular a temperatura de equilíbrio da mistura: 1. Dados: - Volume de água no tanque: 200 litros a 20°C. - Volume de água aquecida: 5 litros a 100°C. 2. Cálculo da temperatura de equilíbrio (Te): - A quantidade de calor que a água quente (5 litros a 100°C) vai perder é igual à quantidade de calor que a água fria (200 litros a 20°C) vai ganhar. A fórmula para calcular a temperatura de equilíbrio é: \[ m_1 \cdot c \cdot (T_1 - Te) = m_2 \cdot c \cdot (Te - T_2) \] Onde: - \(m_1\) = 5 kg (5 litros de água) - \(T_1\) = 100°C - \(m_2\) = 200 kg (200 litros de água) - \(T_2\) = 20°C - \(c\) = calor específico da água (cancela no cálculo) Substituindo os valores: \[ 5 \cdot (100 - Te) = 200 \cdot (Te - 20) \] Resolvendo a equação: \[ 500 - 5Te = 200Te - 4000 \] \[ 500 + 4000 = 200Te + 5Te \] \[ 4500 = 205Te \] \[ Te \approx 21,95°C \] Portanto, a temperatura de equilíbrio da mistura final é aproximadamente 22°C. 3. Análise das alternativas: - A) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 25°C. (Incorreta) - B) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 22°C. (Correta) - C) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 20°C. (Incorreta) - D) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 27°C. (Incorreta) - E) O objetivo foi atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 29°C. (Incorreta) A resposta correta é: B) O objetivo foi não atingido, a temperatura final do tanque ficou em torno de 22°C.

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