Logo do Site - Banco de Questões
Continua após a publicidade..

Conforme a figura, um circuito elétrico dispõe de uma fonte de tensão de 100 V e de dois resistores, cada qual de 0,50 Ω  . Um resistor encontra-se imerso no recipiente contendo 2,0 kg de água com temperatura inicial de 20ºC, calor específico 4,18 kJ/kg·ºC e calor latente de vaporização 2230 kJ/kg. Com a chave S fechada, a corrente elétrica do circuito faz com que o resistor imerso dissipe calor, que é integralmente absorvido pela água. Durante o processo, o sistema é isolado termicamente e a temperatura da água permanece sempre homogênea. Mantido o resistor imerso durante todo o processo, o tempo necessário para vaporizar 1,0 kg de água é

 

 

Continua após a publicidade..

Resposta:

A alternativa correta é letra E) ( ) 580 s.

Ao fechar a chave, a corrente que percorre o circuito é dada por:

 

i = dfrac { U } { R_{eq} }

 

Logo,

 

i = dfrac { 100 } { 0,5 + 0,5 }

 

i = 100 A

 

Então, a potência dissipada pelo resistor imerso no recipiente é dada por:

 

P = i^2 cdot R

 

P = 100^2 cdot 0,5

 

P = 5 kW

 

Lembrando que potência é a razão da energia por unidade de tempo, temos:

 

P = dfrac E { Delta t }

 

Delta t = dfrac E P

 

De acordo com o enunciado, a corrente elétrica do circuito faz com que o resistor imerso dissipe calor, que é integralmente absorvido pela água. Assim, vamos calcular o calor necessário para elevar a temperatura de 2 kg de água, inicialmente a 20°C, para 100°C:

 

Q_1 = mcDelta theta

 

Q_1 = 2 cdot 4,18 cdot (100 - 20)

 

Q_1 = 668,8 kJ

 

Agora, vamos calcular a quantidade de calor necessária para evaporar 1 kg de água:

 

Q_2 = mL

 

Q_2 = 1,0 cdot 2230

 

Q_2 = 2230 kJ

 

Assim, o calor total é dado por:

 

Q_{total} = Q_1 + Q_2

 

Q_{total} = 668,8 + 2230

 

Q_{total} = 2.898,8 kJ

 

Então, o tempo necessário para vaporizar 1,0 kg de água é dado por:

 

Delta t = dfrac { Q_{total} } P

 

Delta t = dfrac { 2.898,8 kJ} { 5 kW}

 

P = 579,76 s

 

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

Continua após a publicidade..
Continua após a publicidade..

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *