Um chaleira elétrica tem potência nominal P = 1500 W e eficiência prática ? = 0,90. Deseja-se aquecer m = 0,50…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um chaleira elétrica tem potência nominal P = 1500 W e eficiência prática ? = 0,90. Deseja-se aquecer m = 0,50 kg de água de 20 °C até 100 °C. Use c = 4180 J/(kg·K). Calcule o tempo necessário. Use Q = m·c·?T (J) e P_útil = ?·P (W).
- A) t = (0,5·4180·80)/(0,09·1500) ˜ 1378 s (colocou ?=0,09)
- B) t = (0,5·4180)/(0,90·1500) ˜ 1,55 s (esqueceu ?T)
- C) t = Q/P = 167200/1500 ˜ 111 s (ignora eficiência)
- D) t = (0,5·4180·100)/(0,90·1500) ˜ 155 s (usou ?T=100 °C)
- E) t = Q/(?P) = (0,50·4180·80)/(0,90·1500) ˜ 124 s ˜ 2 min 4 s.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a variação de temperatura: ΔT = 100 - 20 = 80 K. Passo 2: Calcule a energia necessária: Q = m·c·ΔT = 0,50 · 4180 · 80 = 167200 J. Passo 3: Calcule a potência útil, considerando a eficiência: P_útil = η·P = 0,90 · 1500 = 1350 W. Passo 4: Calcule o tempo: t = Q / P_útil = 167200 / 1350 ≈ 123,9 s, ou seja, aproximadamente 124 s, que equivale a 2 min 4 s. Passo 5: A alternativa E está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque usa η = 0,09 em vez de 0,90, e além disso a conta não dá 1378 s (o valor correto com 0,09 seria cerca de 1238 s). A alternativa B está errada porque omite a variação de temperatura ΔT. A alternativa C está errada porque ignora a eficiência e usa a potência nominal integral. A alternativa D está errada porque usa ΔT = 100 °C, que é a temperatura final, e não a variação de temperatura.
💡 Dica: Calcule a variação de temperatura e aplique a fórmula do calor.
Alternativa por alternativa
Trocou a eficiência 0,90 por 0,09 ao montar a potência útil, o que reduz a potência e aumenta muito o tempo. Também há erro de cálculo no resultado apresentado.
Esqueceu de multiplicar pela variação de temperatura, usando apenas m·c na energia, o que torna a energia desproporcionalmente pequena.
Ignorou a eficiência prática e considerou que toda a potência nominal de 1500 W vai para a água, o que subestima o tempo real.
Por que engana: Confundir a eficiência prática com a eficiência nominal, resultando em um cálculo incorreto do tempo.
Usou a temperatura final de 100 °C como variação de temperatura, esquecendo que a água parte de 20 °C e que ΔT é a diferença entre as temperaturas.
Calcule Q = m·c·?T = 0,5·4180·80 = 167200 J; potência útil P_útil = 0,9·1500 = 1350 W; tempo t = Q/P_útil ˜ 167200/1350 ˜ 123,9 s.
Raio-X da questão
calor e potência
avaliacao
calor e potência · equações de calor
Revisar as fórmulas de calor e potência em sistemas térmicos.
Confundir a eficiência prática com a eficiência nominal, resultando em um cálculo incorreto do tempo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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