Em um experimento de eficiência energética, uma estudante utiliza um forno de micro-ondas de potência elétrica…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento de eficiência energética, uma estudante utiliza um forno de micro-ondas de potência elétrica constante igual a 1 200 W para aquecer 0,50 kg de água. A água é aquecida de 20 °C para 90 °C durante 200 s. Considere o calor específico da água igual a 4,18 × 10³ J·kg?¹·K?¹. A eficiência do aquecimento é definida pela razão entre o calor recebido pela água e a energia elétrica fornecida pelo aparelho. Com base nos dados do experimento, qual é aproximadamente a eficiência do aquecimento da água?
- A) η ≈ 85%
- B) η ≈ 75%
- C) η ≈ 61%
- D) η ≈ 40%
- E) η ≈ 50%
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Calcule o calor recebido pela água usando Q = m · c · ΔT. Com m = 0,50 kg, c = 4,18 × 10^3 J/(kg·K) e ΔT = 90 - 20 = 70 K, obtém-se Q = 0,50 × 4180 × 70 = 146 300 J. Passo 2: Calcule a energia elétrica fornecida pelo aparelho, E = P · Δt = 1200 W × 200 s = 240 000 J. Passo 3: Calcule a eficiência, η = Q / E = 146 300 / 240 000 ≈ 0,61, ou seja, aproximadamente 61%. Passo 4: Esse valor coincide com a alternativa C, que é também o gabarito oficial. A alternativa A (85%) está errada porque esse valor exigiria um calor muito maior que o calculado. A alternativa B (75%) está errada porque não corresponde ao ΔT de 70 K. A alternativa D (40%) está errada porque implica uma energia elétrica bem maior que a fornecida em 200 s. A alternativa E (50%) está errada porque corresponde a um ΔT menor que 70 K.
💡 Dica: Calcule a quantidade de calor e a eficiência do micro-ondas.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou o cálculo do calor ou do tempo, obtendo uma energia recebida pela água maior que a real. Pode ter multiplicado ou dividido valores de forma incorreta.
O aluno pode ter usado a temperatura final de 90 °C no lugar da variação de temperatura de 70 K, o que superestima o calor recebido pela água.
A eficiência é calculada por η = Q/(P·t), em que Q = m·c·ΔT. Como ΔT = 90 − 20 = 70 °C, Q = 0,50 · 4,18 × 10³ · 70 ≈ 1,463 × 10⁵ J. A energia elétrica fornecida é P·t = 1 200 · 200 = 2,40 × 10⁵ J. Portanto, η ≈ 1,463 × 10⁵/(2,40 × 10⁵) ≈ 0,61, ou aproximadamente 61%.
O aluno provavelmente errou na energia elétrica fornecida, usando um tempo ou uma potência diferentes dos dados do enunciado, ou inverteu a razão da eficiência.
O aluno provavelmente calculou a variação de temperatura com erro, obtendo cerca de 60 K em vez de 70 K, e por isso chegou a uma eficiência próxima de 50%.
Raio-X da questão
eficiência de aquecimento
avaliacao
cálculo de eficiência · calor específico
Revisar a fórmula de eficiência e cálculo de calor específico.
O aluno pode confundir a relação entre a energia fornecida e a energia utilizada, calculando a eficiência de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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