Em um experimento sobre o consumo de energia em sistemas de refrigeração, uma caixa térmica isolada contém 10…

Questão

Em um experimento sobre o consumo de energia em sistemas de refrigeração, uma caixa térmica isolada contém 10 kg de gelo inicialmente a 0 °C. Uma resistência elétrica instalada no interior da caixa fornece energia continuamente à taxa de 600 J por segundo. Considere que não há perdas de energia para o ambiente e que todo o calor fornecido é utilizado exclusivamente para derreter o gelo. O calor latente específico de fusão do gelo é 334 000 J/kg. Com base nos dados do experimento, quanto tempo será necessário para que todo o gelo derreta?

1. A) 2 004 000 s
2. B) 3 340 s
3. C) 557 s
4. D) 11 133 s
5. E) 5 567 s

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Identifique os dados. Massa de gelo m = 10 kg, calor latente de fusão L = 334 000 J/kg, potência da resistência P = 600 J/s. Como todo o calor fornecido é usado para derreter o gelo, a energia necessária é a própria energia para a fusão.
2. Calcule a energia total necessária para derreter o gelo: Q = m x L = 10 x 334 000 = 3 340 000 J.
3. Calcule o tempo, sabendo que a energia fornecida por segundo é a potência: t = Q / P = 3 340 000 / 600 = 5 566,67 s, que arredondado é aproximadamente 5 567 s.
4. Conclusão. A alternativa correta é E, 5 567 s, que coincide com o gabarito oficial.
5. Por que as outras estão erradas: A) 2 004 000 s resulta de multiplicar a energia por 0,6, uma operação incorreta no lugar da divisão pela potência. B) 3 340 s surge de um erro de potência de ordem de grandeza (divisão por 1 000 em vez de 600). C) 557 s é obtido ao dividir apenas o calor latente por 600, esquecendo de multiplicar pela massa de 10 kg. D) 11 133 s equivale a dividir a energia por 300 J/s, o que dobraria o tempo correto, sendo um erro com a potência.

💡 Dica: Calcule o tempo usando a relação entre energia, potência e calor de fusão.

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Raio-X da questão

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