Um aquecedor elétrico de potência igual a 4,0kKW é usado para aquecer a água de um chuveiro cuja vazão é de 6,0 litros/minuto. A densidade e o calor específico da água valem, respectivamente, 1,0 kg/litro e 1,0 cal/g.“C, e 1,0 cal = 4,0J.

A questão pede para calcular a variação de temperatura sofrida pela água, em °C, ao passar pelo aquecedor elétrico. Para isso, vamos utilizar a fórmula de calor específico:

Q = mcΔT

onde Q é a quantidade de calor fornecida pelo aquecedor, m é a massa de água que passa pelo aquecedor por unidade de tempo, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.

Primeiramente, vamos calcular a massa de água que passa pelo aquecedor por unidade de tempo:

m = ρ × V

onde ρ é a densidade da água e V é a vazão de água. Substituindo os valores dados, temos:

m = 1,0 kg/L × 6,0 L/min = 0,1 kg/s

Agora, podemos calcular a quantidade de calor fornecida pelo aquecedor:

Q = P × t

onde P é a potência do aquecedor e t é o tempo. Como o tempo não é especificado, vamos considerar que a quantidade de calor fornecida é igual à potência do aquecedor:

Q = 4,0 kW = 4000 J/s

Agora, podemos utilizar a fórmula de calor específico para calcular a variação de temperatura:

4000 J/s = 0,1 kg/s × 1,0 cal/g°C × ΔT

ΔT = 40°C

Portanto, a resposta correta é a letra A) 10°C.

Essa resposta é obtida porque a variação de temperatura é diretamente proporcional à quantidade de calor fornecida e inversamente proporcional à massa de água que passa pelo aquecedor. Como a quantidade de calor fornecida é constante e a massa de água que passa pelo aquecedor é constante, a variação de temperatura também é constante.