Paulo comprou um aquecedor elétrico, de especificações 5 000 W – 220 V, provido de um reservatório de volume…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Paulo comprou um aquecedor elétrico, de especificações 5 000 W – 220 V, provido de um reservatório de volume 100 litros. Seu rendimento é 80 %. Estando completamente cheio com água e ligado corretamente, o tempo necessário para se aquecer essa água de 20 °C é Dados: massa específica da água = 1 g/cm³; calor específico da água = 1 cal/(g.°C) e 1 cal = 4,2 J (Mackenzie 2010)
- A) 15 minutos
- B) 28 minutos
- C) 35 minutos
- D) 45 minutos
- E) 90 minutos
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A potencia do aquecedor e 5000 W, mas o rendimento de 80 % significa que apenas 80 % dessa energia vai para a agua: 0,8 x 5000 = 4000 W de potencia util. O volume de 100 litros de agua equivale a 100 000 cm³, ou seja, massa de 100 000 g (100 kg), pois a massa específica da agua e 1 g/cm³. O enunciado pede o aquecimento da agua a partir de 20 °C, e o gabarito indica que a agua e aquecida ate 40 °C, portanto a variacao de temperatura e ΔT = 20 °C.
- Calcule a energia necessaria com a formula Q = m x c x ΔT. Q = 100 000 g x 1 cal/(g.°C) x 20 °C = 2 000 000 cal.
- Converta para joules, usando 1 cal = 4,2 J. Q = 2 000 000 x 4,2 = 8 400 000 J = 8,4 x 10^6 J.
- Calcule o tempo com a energia util. Como a potencia util e 4000 W (energia por segundo), t = Q / P = 8 400 000 / 4000 = 2100 s. Dividindo por 60, t = 35 minutos. Alternativa C.
- Por que as outras estao erradas. A) 15 minutos: resultado muito curto, indica erro na conversao de unidades ou no volume. B) 28 minutos: corresponde a ignorar o rendimento de 80 %, usando a potencia total de 5000 W. D) 45 minutos: tempo longo demais, indica erro na temperatura ou no calculo da energia. E) 90 minutos: tempo muito longo, indica erro de grandeza ou de multiplicacao na energia.
💡 Dica: Calcule a energia necessária para aquecer a água e use a potência e rendimento para encontrar o tempo.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente tratou os 100 litros como 100 g ou errou a conversao de unidades, obtendo uma energia muito pequena e um tempo curto demais.
O aluno calculou corretamente a energia de 8,4 x 10^6 J, mas usou a potencia total de 5000 W e esqueceu de aplicar o rendimento de 80 %.
CORRETA. Considerando o volume de 100 litros (100.000 g), variação de temperatura, calor específico, conversão para joules e rendimento de 80%, o tempo calculado é aproximadamente 35 minutos.
O aluno errou o valor da variacao de temperatura ou da energia, por exemplo lendo 25 °C em vez de 20 °C, o que aumenta o tempo final.
O aluno provavelmente errou na multiplicacao da energia ou na conversao de segundos para minutos, inflando o tempo de aquecimento.
Raio-X da questão
calor específico, potência, rendimento
avaliacao
calor específico da água · potência elétrica
estude calor específico, potência elétrica e rendimento de aparelhos
Confundir unidades de energia ou não considerar o rendimento do aparelho ao calcular o tempo.
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