Uma chaleira elétrica é preenchida com 500 g de água e está inicialmente a uma temperatura de 15 ºC. A chaleira tem uma potência de 2 kW. Considerando que o calor específico da água é 4.180 JKg–1K–1, o tempo necessário para a chaleira aquecer a água até 100 ºC é:

A alternativa correta é letra E) 1,5 minuto.

Gabarito: LETRA E.

Para determinar o tempo necessário para a chaleira aquecer a água até 100 °C, primeiro vamos calcular a quantidade de calor fornecida para o aumento de temperatura:

Q = m c Delta T

Onde m é a massa, c o calor específico e Delta T a variação de temperatura.

Do enunciado, temos que m = 500, g = 0,5 , kg, c = 4180 , J/kg cdot K e Delta T = 100 - 15 = 85 °C. Como a variação de temperatura em Kelvin é igual à variação de temperatura em graus Celsius, o calor é dado por:

Q = 0,500 cdot 4180 cdot 85

Q = 177650 , J

Q = 177,65 , kJ

A potência da chaleira corresponde a sua taxa de transferência de energia, que é dada por:

P = dfrac Q { Delta t }

Onde:

• P é a potência (P = 2 ,kW neste caso)
• Q é a quantidade de calor (Q = 177,65 ,kJ)
• Delta t é o tempo necessário para aquecer a água (em segundos, já que 1 , W = 1 , J / 1 , s.

Reorganizando a equação da potência, podemos encontrar o tempo:

Delta t = dfrac QP

Logo,

Delta t = dfrac { 177,65 } { 2 }

Delta t approx 89 , s

Delta t approx 1 , min , 29 , s

Delta t approx 1,5 , min

Portanto, a resposta correta é a alternativa (e).