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Física

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Em um processo industrial, duas esferas de cobre maciças, A e B, com raios RA =16 cm e RB = 8 cm, inicialmente à temperatura de 20 oC, permaneceram em um forno muito quente durante períodos diferentes. Constatou-se que a esfera A, ao ser retirada, havia atingido a temperatura de 100 oC.
Tendo ambas recebido a mesma quantidade de calor, a esfera B, ao ser retirada do forno, tinha temperatura aproximada de
a) 30 oC.
b) 60 oC.
c) 100 oC.
d) 180 oC.
e) 660 oC.
f) não sei.
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Questões Para o Saber

há 6 dias

Respostas

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há 6 dias

Para resolver essa questão, precisamos considerar a relação entre a quantidade de calor recebida, a variação de temperatura e a massa das esferas. A quantidade de calor (Q) recebida por um corpo é dada pela fórmula: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \] onde: - \( m \) é a massa do corpo, - \( c \) é a capacidade térmica do material (no caso, cobre), - \( \Delta T \) é a variação de temperatura. As esferas A e B são feitas do mesmo material (cobre), então a capacidade térmica \( c \) é a mesma para ambas. A massa \( m \) de uma esfera é dada por: \[ m = \frac{4}{3} \pi r^3 \cdot \rho \] onde \( r \) é o raio e \( \rho \) é a densidade do cobre. Como a esfera A tem um raio maior que a esfera B, ela terá uma massa maior. Dado que ambas as esferas receberam a mesma quantidade de calor, podemos escrever: \[ Q_A = Q_B \] Substituindo na fórmula do calor: \[ m_A \cdot c \cdot (T_A - T_{inicial}) = m_B \cdot c \cdot (T_B - T_{inicial}) \] Como \( c \) é constante e \( T_{inicial} = 20 \, °C \), podemos simplificar: \[ m_A \cdot (T_A - 20) = m_B \cdot (T_B - 20) \] Sabemos que \( T_A = 100 \, °C \) e precisamos encontrar \( T_B \). Agora, vamos calcular as massas: - Para a esfera A (raio \( R_A = 16 \, cm \)): \[ m_A \propto R_A^3 = 16^3 = 4096 \] - Para a esfera B (raio \( R_B = 8 \, cm \)): \[ m_B \propto R_B^3 = 8^3 = 512 \] Agora, substituindo na equação: \[ 4096 \cdot (100 - 20) = 512 \cdot (T_B - 20) \] Resolvendo: \[ 4096 \cdot 80 = 512 \cdot (T_B - 20) \] \[ 327680 = 512 \cdot (T_B - 20) \] Dividindo ambos os lados por 512: \[ T_B - 20 = \frac{327680}{512} \] \[ T_B - 20 = 640 \] Portanto: \[ T_B = 640 + 20 = 660 \, °C \] Assim, a temperatura aproximada da esfera B ao ser retirada do forno é: e) 660 °C.

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