A resistência de um ebulidor elétrico é de 12 Ω. Esse ebulidor é mergulhado em um recipiente contendo 4,8 L de água a 20 °C e ligado a uma tomada de 120 V. Supondo que 75% do calor gerado por efeito Joule seja absorvido pelo líquido, calcule o tempo necessário para que esse volume de água atinja a temperatura de 60 °C.
Considere 1 cal = 4 J e o calor específico da água igual a 1 cal/g °C.
A.
13 min 20 s.
B.
6 min 40 s.
C.
20 min.
D.
10 min 40 s.
E.
10 min.
Respostas
O tempo necessário para que esse volume de água atinja a temperatura de 60 °C equivale à 10 minutos e 40 segundos.
Letra D
Potência Elétrica
Um volume de 4,8 litros de água deverá receber calor suficiente para que sua temperatura varie de 20°C até 60°C.
Para determinar o tempo necessário para que o volume de água sofra essa variação de temperatura, devemos seguir os passos abaixo-
- Calcular a massa de água correspondente a 4,8 litros.
- Calcular o calor sensível que provoca essa variação de temperatura.
- Converter a unidade da energia térmica de Cal para Joules.
- Calcular em quanto tempo o ebulidor fornecerá essa quantidade de calor.
Calculando a massa de água-
d = m/V
1000 = m/4,8
m = 4800 gramas
Calculando a quantidade de calor-
Q = m.c.ΔT
Q = 4800. 1. (60 - 20)
Q = 4800. 40
Q = 192.000 Cal
Convertendo a unidade de Calorias para Joules-
1 Cal -------------------- 4 Joules
192.000 Cal --------- Q
Q = 768.000 Joules
Calculando o tempo necessário para que o ebulidor elétrico forneça essa quantidade de calor-
P = Q/Δt
U²/R = Q/Δt
120²/12 = 768.000/Δt
Δt = 768.000/1200
Δt = 640 segundos
Δt = 10 minutos e 40 segundos
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