Question

Acende-se uma lâmpada de 100 W, que está imersa num
calorímetro transparente contendo 500 g de água. Em 1 minuto e
40 segundos a temperatura da água sobe 4,5°C. Que
porcentagem de energia elétrica fornecida à lâmpada é
convertida em luz? Considere o calor específico da água
1,0 cal/g.°C e 1 cal = 4,2 J.

Answer 1

Potência (Pot) = Energia (E) / Tempo (t)

A lâmpada tem Pot = 100 W... em 1 minuto e 40 segundos (60 s + 40 s = 100 s), a quantidade de energia transferida é de :

Pot = E / t (Pot = 100 W e t = 1 min 40 segs → 100 segs) : 
100 = E / 100
E = 100 * 100
E = 10000 Joules ⇒ Esta é toda energia que a lâmpada transferiu em 1:40 min !

Parte desta energia transforma-se em calor (que aquece a água) e parte transforma-se em energia luminosa (energia "útil")...

Calculando o calor transferido à água :
Q = m * c * ΔT, onde:
Q ⇒ Quantidade de calor;
m ⇒ Massa;
c  ⇒ Calor específico;
ΔT ⇒ Variação de temperatura (T. final - T. inicial)

Sendo m = 500 g (não é necessário converter para essa fórmula), c = 1  cal/g * °C e ΔT = 4,5 °C, então :

Q = 500 * 1 * 4,5
Q = 2250 calorias...

Convertendo para Joules (multiplica-se por 4,2) :
Q = 2250 * 4,2
Q = 9450 Joules ⇒ Esta é a energia transferida para água em forma de calor !

Parte da energia total é transformada em calor para a água e parte é transformada em energia luminosa... logo :

E. total = Q + E. luminosa
Sendo E. total = 10000 J e Q = 9450 J :

10000 = 9450  + E. luminosa
E. luminosa = 10000 - 9450
E. luminosa = 550 Joules ⇒ Apenas esta quantidade de energia é efetivamente transformada em luz...

Para sabermos a porcentagem (η), dividimos a E. luminosa pela E. total :

η = 550  J / 10000 J
n = 0,055 
η = 5,5% ⇒ Esta é a porcentagem de energia total transferida  transformada em E. luminosa !

Acho que é isso... você tem como conferir ?