Uma placa de indução elétrica fornece P = 1500 W durante t = 5,0 min para aquecer m = 1,00 kg de água de 20 °C…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma placa de indução elétrica fornece P = 1500 W durante t = 5,0 min para aquecer m = 1,00 kg de água de 20 °C a 80 °C. Use c = 4,18×10^3 J/(kg·°C). Calcule: (a) energia elétrica fornecida E = P·t; (b) energia térmica absorvida Q = m·c·?T; (c) eficiência prática ? = Q/E. Apresente cálculos.
- A) E = 1,50×10^5 J; Q = 3,00×10^5 J; ? = 0,30 (30%)
- B) E = 4,50×10^5 J; Q = 2,51×10^5 J; ? = Q/E ˜ 0,56 (56%).
- C) E = 2,50×10^5 J; Q = 4,50×10^5 J; ? = 1,00 (100%)
- D) E = 1,00×10^6 J; Q = 4,00×10^5 J; ? = 0,75 (75%)
- E) E = 5,00×10^5 J; Q = 2,00×10^5 J; ? = 0,40 (40%)
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Converta o tempo para segundos: t = 5,0 min = 5,0 x 60 = 300 s. Passo 2: Calcule a energia elétrica: E = P x t = 1500 x 300 = 4,50 x 10^5 J. Passo 3: Calcule a variação de temperatura: delta T = 80 - 20 = 60 °C. Passo 4: Calcule a energia térmica absorvida pela água: Q = m x c x delta T = 1,00 x 4,18 x 10^3 x 60 = 2,508 x 10^5 J, ou seja, cerca de 2,51 x 10^5 J. Passo 5: Calcule a eficiência: eta = Q / E = 2,51 x 10^5 / 4,50 x 10^5 = 0,557, aproximadamente 0,56 (56%). Passo 6: Conclusão: a alternativa B está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque seu valor de E corresponde a um tempo de cerca de 100 s, não de 300 s. A alternativa C está errada porque admite eficiência de 100%, o que ignoraria as perdas de calor para o ambiente e para a própria placa. A alternativa D está errada porque sua energia elétrica corresponde a um tempo de cerca de 667 s, além de ter um Q que não coincide com m x c x delta T. A alternativa E está errada porque sua energia elétrica corresponde a um tempo de cerca de 333 s e seu Q não corresponde ao aquecimento de 20 °C para 80 °C.
💡 Dica: Calcule cada parte da questão separadamente.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente converteu 5,0 min para cerca de 100 s ou usou um tempo errado na multiplicação, obtendo E = 1,50 x 10^5 J. Além disso, o Q de 3,00 x 10^5 J não corresponde a m x c x delta T com delta T = 60 °C.
Por que engana: Confundir a relação entre energia elétrica e energia térmica, resultando em valores incorretos para Q e eficiência.
E = P·t = 1500 W·300 s = 4,50×10^5 J. Q = m·c·?T = 1,00 kg·4,18×10^3 J/(kg·°C)·60 °C = 2,508×10^5 J. ? = Q/E ˜ 2,508×10^5/4,50×10^5 ˜ 0,557 ˜ 56%.
O aluno supôs que toda a energia elétrica foi convertida em energia térmica da água, o que leva a eficiência de 100%. Esquece que sempre há perdas de calor para o ambiente e para o próprio equipamento, e que o valor de Q não bate com E.
O aluno provavelmente errou a conversão do tempo, obtendo E = 1,00 x 10^6 J, o que equivale a um tempo de cerca de 667 s. Também calculou Q = 4,00 x 10^5 J sem respeitar delta T = 60 °C, o que indica erro de cálculo ou de método.
O aluno provavelmente errou a conversão de minutos para segundos, obtendo E = 5,00 x 10^5 J, o que equivale a um tempo de cerca de 333 s. O valor de Q = 2,00 x 10^5 J também não corresponde a m x c x delta T com delta T = 60 °C.
Raio-X da questão
energia elétrica e térmica
avaliacao
cálculo de energia elétrica · cálculo de calor específico
Revisar as fórmulas de energia elétrica e térmica.
Confundir a relação entre energia elétrica e energia térmica, resultando em valores incorretos para Q e eficiência.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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