Em um experimento de laboratório, um fluxo de água constante, de 1,5 litros por minuto, é aquecido através de um sistema cuja resistência R, alimentada por uma fonte de 100 V, depende da temperatura da água. Quando a água entra no sistema, com uma temperatura T₀ = 20 ºC, a resistência passa a ter um determinado valor que aquece a água. A água aquecida estabelece novo valor para a resistência e assim por diante, até que o sistema se estabilize em uma temperatura final Tf .
Para analisar o funcionamento do sistema:
a) Escreva a expressão da potência PR dissipada no resistor, em função da temperatura do resistor, e represente PR x T no gráfico da folha de respostas.
b) Escreva a expressão da potência PA necessária para que a água deixe o sistema a uma temperatura T, e represente Pᴀ x T no mesmo gráfico da folha de respostas.
c) Estime, a partir do gráfico, o valor da temperatura final Tf da água, quando essa temperatura se estabiliza.
NOTE E ADOTE:
• Nas condições do problema, o valor da resistência R é dado por R = 10 – α T, quando R é expresso em Ω, T em ºC e α = 0,1 Ω/ºC.
• Toda a potência dissipada no resistor é transferida para a água e o resistor está à mesma temperatura de saída da água.
• Considere o calor específico da água c = 4000 J/(kg.K) e a densidade da água ρ = 1 kg/litro