Energia cinética e energia interna.

Física Ensino Superior
Considere uma massa m = 100 kg de água no alto da cachoeira (à 77 metros do solo), com velocidade inicial desprezível. Ao colidir com o solo, a energia cinética da água se transforma em energia interna do sistema, desprezando as forças dissipativas. O equivalente mecânico desta energia poderia ser utilizado para causar uma elevação de temperatura [delta]T, em Celsius, nesta massa d’água de, aproximadamente: a. 0,08 b. 0,11 c. 0,13 d. 0,18 e. 0,26 A resposta correta é a letra "d", porém não consegui chegar a esse valor pela expressão: [delta] U = nR[delta]T, onde eu supus que [delta] U = Ec. Agradeço se conseguir me mostrar como resolver.
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Illen perguntou há 5 anos

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Professor Luis G.
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Respondeu há 5 anos

 


Olá Illen.
Você tem que usar a fórmula do calor sensível, veja:

Seja a energia cinética Ec = mv²/2 e a uma das fórmulas do moimento acelerado v² = 2gh, a energia cinética de um corpo em queda livre é transformada inteiramente em energia potencial
Ec = mgh . ---------------------------------------(1)
O enunciado do problema diz que toda a energia é transformada em energia interna,
Ec = DU . ----------------------------------------(2)
Exatamente como você pensou. Entretanto a variação da energia interna irá elevar a temperatura segundo a fórmula do calor sensível
DU = Q = c.m.DT . ------------------------------(3)

onde "c" é o calor específico que no cado da água é igual a 1 cal/gºC, ou 4 186,8 J/kgºC.

*A quantidade de calor nada mais é do que a variação da energia interna de uma substância.

** A fórmula que você usou é para gases, a Eq. (3) é  mais adequada pois se aplica para sólido e fluidos.

Então, combinando as Eqs. (1) e (3)

DT = g.h/c . ------------------------------------(4)
Substituindo os valores você encontrará DT = 0,18 ºC.

Esperto ter ajudado.
Bons estudos!

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