Em um dia de treinamento físico, um atleta chega a gastar, hipoteticamente, 50 W de potência média por 6 horas de treino. Considerando o calor específico da água (c): C cong 4,0 {large{kJ over kg.K}}, a temperatura inicial da água a 15 ºC e a temperatura final, após as seis horas de treino, igual a 30 ºC, assinale a alternativa que apresenta a quantidade de água, em quilogramas, que deve ser armazenada em um reservatório para suprir a energia dessas horas de treinamento.

Para resolver essa questão, vamos utilizar a fórmula da variação de energia interna (ΔU) de um sistema, que é igual ao calor (Q) transferido para o sistema. Nesse caso, o sistema é a água que armazena a energia gerada pelo atleta durante as seis horas de treinamento.

Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor (Q) gerada pelo atleta durante as seis horas de treinamento. Sabemos que a potência média do atleta é de 50 W e que ele treinou por 6 horas. Portanto, a quantidade de calor gerada é:

Q = 50 W × 6 h = 300 Wh = 300 × 3600 J = 1080000 J

Agora, vamos calcular a variação de temperatura da água (ΔT) entre a temperatura inicial (15°C) e a temperatura final (30°C).

ΔT = 30°C - 15°C = 15°C = 15 K

Com isso, podemos calcular a quantidade de água necessária para armazenar essa energia. Para isso, vamos utilizar a fórmula:

Q = m × c × ΔT

Onde m é a massa de água, c é o calor específico da água (4,0 kJ/kg.K) e ΔT é a variação de temperatura.

Substituindo os valores, temos:

1080000 J = m × 4000 J/kg.K × 15 K

m = 1080000 J / (4000 J/kg.K × 15 K) = 18 kg

Portanto, a alternativa correta é a letra B) 18 kg.

Essa alternativa é correta porque calculamos a quantidade de água necessária para armazenar a energia gerada pelo atleta durante as seis horas de treinamento, utilizando a fórmula da variação de energia interna e considerando o calor específico da água.