(FUVEST - 2002 - 2 FASE)Uma caixa dgua C, com capa

(FUVEST - 2002 - 2 FASE)

Uma caixa d’água C, com capacidade de 100 litros, é alimentada, através do registro R₁, com água fria a 15°C, tendo uma vazão regulada para manter sempre constante o nível de água na caixa. Uma bomba B retira 3 L/min de água da caixa e os faz passar por um aquecedor elétrico A (inicialmente desligado). Ao ligar-se o aquecedor, a água é fornecida, à razão de 2 L/min, através do registro R₂ para uso externo, enquanto o restante da água aquecida retorna à caixa para não desperdiçar energia. No momento em que o aquecedor, que fornece uma potência constante, começa a funcionar, a água, que entra nele a 15°C, sai a 25°C. A partir desse momento, a temperatura da água na caixa passa então a aumentar, estabilizando-se depois de algumas horas. Desprezando perdas térmicas, determine, após o sistema passar a ter temperaturas estáveis na caixa e na saída para o usuário externo:

a) A quantidade de calor Q, em J, fornecida a cada minuto pelo aquecedor.

b) A temperatura final T₂, em °C, da água que sai pelo registro R₂ para uso externo.

c) A temperatura final T₂, em °C, da água na caixa.