As especificações de um chuveiro elétrico são: potência de 4 000 W, consumo máximo mensal de 21,6kWh e vazão máxima de 3 L/min. Em um mês, durante os banhos, esse chuveiro foi usado com vazão máxima, consumindo o valor máximo de energia especificado. O calor específico da água é de 4 200 J/(kg ºC) e sua densidade é igual a 1 kg/L.
A variação da temperatura da água usada nesses banhos foi mais próxima de
- A) 16 ºC.
- B) 19 ºC.
- C) 37 ºC.
- D) 57 ºC.
- E) 60 ºC.
Resposta:
A resposta correta é a letra B) 19°C.
Para encontrar a resposta, primeiro é necessário calcular a quantidade de energia consumida pelo chuveiro em um mês. Como o consumo máximo mensal é de 21,6 kWh, e a potência do chuveiro é de 4000 W, podemos calcular o tempo de uso do chuveiro em um mês:
$$T = frac{E}{P} = frac{21,6 kWh}{4 kW} = 5,4 horas$$
Como o chuveiro foi usado com vazão máxima, podemos calcular a quantidade de água usada em um mês:
$$Q = V cdot T = 3 L/min cdot 5,4 horas cdot frac{60 minutos}{1 hora} = 972 L$$
Agora, podemos calcular a variação de temperatura da água. Sabemos que a energia consumida pelo chuveiro é utilizada para aquecer a água. Portanto, podemos igualar a energia consumida à energia necessária para aquecer a água:
$$E = m cdot c cdot Delta T$$
onde $m$ é a massa de água, $c$ é o calor específico da água e $Delta T$ é a variação de temperatura. Rearranjando a equação para encontrar $Delta T$, obtemos:
$$Delta T = frac{E}{m cdot c}$$
Substituindo os valores conhecidos, obtemos:
$$Delta T = frac{21,6 kWh}{972 kg cdot 4200 J/(kg cdot °C)} = 19 °C$$
Portanto, a resposta correta é a letra B) 19°C.
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