Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

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210 CAPÍTULO 18
113 A 20ºC. tuna barra tc1n e,atan1enlc 10.05 c1n de co1npri1nento.
de acordo con1 tnna régua de aço. Quando a barra e a régua süo
colocadas en1 un1 forno a 270ºC, a barra passa a 1nedir 20,11 c1n de
acordo con1 a n1es1na régua. Qual é o coeficiente de expansão linear
do n1aterial de que é feita a ba11·a?
19 Un1 tubo de vidro vertical de compritnento L = 1,280 000
1n está cheio até a 1netade co1n um líquido a 20,000 OOOºC. De
quanto a altura do líquido no tubo varia quando o tubo é aquecido
para 30,000 OOOºC? Suponha que a,;dro = 1,000 000 X I 0- 5 /K e
/3Hqu,do = 4,000 000 X l0- 5 /K.
• •20 Em um ce1to experimento, uma pequena fonte radioativa deve
se mover com velocidades selecionadas, extrema1nente baixas. O
movimento é conseguido prendendo a fonte a u1na das extremidades
de uma ban·a de alumínio e aquecendo a região central da barra de
forma controlada. Se a parte aquecida da barra da Fig. 18-30 tem
um comp1i1nento d = 2,00 cm, a que taxa constante a temperatura
da bruTa deve variar para que a fonte se mova com uma velocidade
constante de 100 nm/s?
Figura 18-30 Problema 20.
Fonte Aquecedor
radioativa elétrico
d
Presilha
•••21 Como resultado de um aumento de temperatura de 32Cº,
uma barra com uma rachadura no centro dobra para cima (Fig.
18-31). Se a distância fixa Lo é 3,77 me o coeficiente de dilatação
linear da barra é 25 X 1 o- 6 /Cº, determine a altura x do centro da
barra.
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1
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Cal/g (== 6 000 cal/g), equivale a var1açao de energ~a potencial gra.
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1
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v1tac1ona e '
1 d te Everest a 8 84 km de altura? Suponha que o valor
0 a to o mon • '
2
inédio de g durante a escalada é 9,80 m/s .
• 27
Calcule a menor quantidade de energia, em joules, necessária
para fundir l30 g de prata inicialmente a 15,0ºC.
• 2
9 Que massa de água permanece no estado ~quido depois que
50,2 kJ são transferidos na forma de calor a parttr de 260 g de água
inicialmente no ponto de congelamento?
• •29 Em um aquecedor solar, a radiação do Sol é absorvida pela
água que circula em tubos em um coletor situado no telhado. Aradiação
solar penetra no coletor através de uma cobertura transparente
e aquece a água dos tubos; em seguida, a água é bombeada para um
tanque de armazenamento. Suponha que a eficiência global do sistema
é de 20o/o (ou seja, 80% da energia solar incidente é perdida).
Que área de coleta é necessária para aumentar a temperatura de 200
L de água no tanque de 20ºC para 40ºC em 1,0 h se a intensidade
da luz solar incidente é 700 W/m 2 ?
••30 Uma amostra de 0,400 kg de uma substância é colocada em
um sistema de resfriamento que remove calor a uma taxa constante.
A Fig. 18-32 mostra a temperatura T da amostra em função do tempo
t; a escala do eixo horizontal é definida por ts = 80,0 min. A amostra
congela durante o processo. O calor específico da substância no
estado líquido inicial é 3000 J/kg · K . Determine (a) o calor de fusão
da substância e (b) o calor específico da substância na fase sólida.
Figura 18-31 Problema 21.
Seção 18-8 A Absorção de Calor por Sólidos e líquidos
•22 -:Jyr; Uma forma de evitar que os objetos que se encontram
no interior de uma garagem congelem em uma noite fria de inverno,
na qual a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento da água,
é colocar uma banheira velha com água na garagem. Se a massa da
água é 125 kg e a te1nperatura inicial é 20ºC, (a) que energia a água
deve transferir para o ambiente para congelar totalmente e (b) qual
é a menor temperatura possível da água e do ambiente até que isso
aconteça?
•23 Para preparar u1na xícara de café solúvel, um pequeno aquecedor
elétrico de imersão é usado para esquentar 100 g de água. O
rótulo diz que se trata de um aquecedor de "200 watts" (essa é a
taxa de conversão de energia elétiica em energia té11nica). Calcule
o te1npo necessário para aquecer a ,ígua de 23,0ºC para lOOºC,
desprezando as perdas de calor.
•24 Uma substância te1n uma massa de 50,0 g/mol. Quando 314
J são adicionados na forma de calor a u1na a1nostra de 30,0 g da
substância. a temperatura sobe de 25,0ºC para 45.0ºC. Qual é (a)
o calor específico e (b) o calor específico 1nolar da substância? (c)
Quantos 1nols estão presentes na a1nostra?
Figura 18-32 Problema 30.
250
o ,,
I (min)
••31 Que mas
sa
d
e vapor a 100°C deve ser misturada com 150 g
d e
.
gelo no ponto
. ,
de f:usao,
em um rec1p1ente
. .
isolado
.
ternucamen
· te
·
para produzir agua a 50ºC?
d
• •32 O calor espe
ci
'fi
ico
d
e uma substância varia com a temperatura
e acordo com a equação e== 0,20 + O 14T + O 023T2 com TemºC
e e em cal/ . K D . ' ' '
g · eterinine a ener0 ia necessária para aumentar ª
temperatura de 2·º g desta substância de 5,0ºC para 15ºC.
••33 Versão não ' · á a
de? O X 10s B n1etr1ca (a) Quanto tempo um aquecedor de, gu
ágt; de 70
ºF tu'.h lev: para elevar a temperatura de 40 galões de
paia 100 F? Versão 111étrica (b) Quanto tempo urn
aquecedor de água d 59 · J 'íO
litros d , e kW leva para elevar a te1nperatura de -
e agua de 21 ºC para 38ºC?
•31, Duas amostras A B - . . ando
são colocad · e , estao a diferentes temperaturas qu, d
as em contato e · · . ·,ola o
< m um rec1p1ente terrn1ca1nente is