Um sistema de aquecimento elétrico de água possui um tanque com capacidade para 200 L e um aquecedor de 8,0 kW. Estando o tanque cheio, quantos minutos transcorrerão até a que a temperatura da água armazenada passe de 10 °C para 20 °C?

A resposta certa é a alternativa C) 16,7 min. Vamos entender porquê!

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a fórmula da variação de temperatura em um sistema, que é dada por:

$$Q = mc Delta T$$

Onde:

• $Q$ é a quantidade de calor fornecida ao sistema (em joules, J);
• $m$ é a massa do líquido (em quilos, kg);
• $c$ é o calor específico do líquido (em joules por quilograma-kelvin, J/kg.K);
• $Delta T$ é a variação de temperatura (em kelvin, K).

No nosso caso, temos:

• $m = 200 L times 1 kg/L = 200 kg$ (massa de água);
• $c = 4000 J/kg.K$ (calor específico da água);
• $Delta T = 20°C - 10°C = 10°C = 10 K$ (variação de temperatura);
• $Q = P times t$ (quantidade de calor fornecida, onde $P$ é a potência do aquecedor e $t$ é o tempo).

Substituindo os valores, temos:

$$P times t = mc Delta T$$

$$8000 W times t = 200 kg times 4000 J/kg.K times 10 K$$

$$t = frac{200 kg times 4000 J/kg.K times 10 K}{8000 W}$$

$$t = 16,7 min$$

Portanto, a resposta certa é a alternativa C) 16,7 min.