40 pontos Calorimetria!
↘Uma chaleira elétrica contendo 500g de agua a 20 °C cuja potência é de 200W encontra-se ligada a uma tomada durante 5 min.

a) Verifica se o tempo de funcionamento da chaleira, supondo um rendimento de 100% foi suficiente para atingir o tempo de ebulição da água.

NB: Resposta detalhada com explicação de cada passo...

Desde ja agradeço a colaboracão!

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Respostas

respondido por: Anônimo

Calorimetria e Potência

Obs.: leia a solução pelo navegador!

A definição de potência é a seguinte:

$P_{ot}=\dfrac{\Delta E}{\Delta t}$

Variação de energia sobre a variação de tempo.

No caso da questão a variação de energia utilizada foi o fornecimento de calor (energia térmica): $\Delta E=Q$ . Daí,

$\Delta t=\dfrac{Q}{P_{ot}}\quad(\alpha)$

Agora vamos calcular o calor necessário para o aquecimento da água de 20 °C para a temperatura de ebulição: 100°C a nível do mar e pressão de 1 atm.

Sendo o rendimento da chaleira igual a 100%, isso significa que não houve dissipações de energia. Logo, toda a energia elétrica consumida pela chaleira tornou-se calor.

Isso permite fazermos a questão da forma abaixo. Caso o rendimento fosse diferente de 100%, teríamos que partir da quantidade de calor fornecida pela chaleira através da potência útil.

$Pot_{\'util}=\eta Pot_{total}$

Calor Sensível:

$Q=m\cdot c_{H_2O}\cdot(\Delta T)\quad(\beta)$

Sabemos que o calor específico da água vale 1 cal/g°C.

Vamos substituir $(\beta)$ em $(\alpha)$ :

$\Delta t=\dfrac{4,2\cdot [0,5\cdot 1\cdot(100-20)]}{200}$

Obs.: a massa deve ser dada em kg (500 g = 0,5 kg) e o 4,2 é um fator de conversão de calorias para joules. Essa conversão é imprescindível, visto que a unidade de potência adotada (Watt) trata-se de Joule/segundo.

$\Delta t=168~s.$