Question

Uma resistência é mergulhada em um recipiente que contém 2l de água, à temperatura
de 20°C. A resistência é ligada então, a uma tomada elétrica durante 1 minuto. Sabe-se que
a potência elétrica dissipada na resistência é de 4400W. Qual a temperatura da água ao final
desse tempo?
Dados:
Calor específico da água = 1 cal/g°C
Adote 1 caloria = 4,2 joules
Densidade da água = 1 g/ L

Answer 1

Vamos usar conceitos de energia térmica, densidade, calor específico e potência elétrica para resolver.

Vamos iniciar o exercício calculando a energia elétrica (E) fornecida a água em forma de calor (Q):
E = p*t
p = potência, em watts
t = tempo, em segundos

E = 4400*1*60 [lembrar de transformar o minuto em segundos]
E = 264000 J

Vamos transformar essa energia em calorias:
1 cal = 4,2 J
Q = 264000/4,2
Q = 62857,12 cal

Agora vamos determinar a massa de água, usando a densidade. No exercício informou que a densidade é 1 g/l, mas na verdade é 1 Kg por litro:
d = m/v
m = v*d
m = massa
v = volume
d = densidade

m = 2*1
m = 2 kg [transforma em gramas]
m = 2000 g

O próximo passo será agora utilizar o calor específico para determinar a variação da temperatura:
Q = m*c*t
c = calor específico, e t é a variação da temperatura
62857,12 = 2000*1*t
t = 62857,12/2000
t = 31,4 ºC

Como o exercçio pede a temperatura final, basta somar a variação e a temperatura inicial:
Tf = 20 + 31,4
Tf = 51,4 ºC