O ar dentro de um automóvel fechado tem massa de 2,6 kg e calor específico de 720 J/kg ºC. Considere que o motorista perde calor a uma taxa constante de 120 joules por segundo e que o aquecimento  do ar confinado se deva exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. Quanto tempo levará para a temperatura variar de 2,4 ºC a 37 ºC?

Resposta: A) 540 s

Para resolver essa questão, precisamos utilizar a fórmula da variação de temperatura em função do calor adicionado ou removido de um sistema. Nesse caso, o sistema é o ar dentro do automóvel fechado.

Primeiramente, precisamos calcular a variação de temperatura (ΔT) necessária para que a temperatura do ar passe de 24°C para 37°C:

ΔT = T_f - T_i = 37°C - 24°C = 13°C

Em seguida, precisamos calcular a quantidade de calor (Q) necessária para provocar essa variação de temperatura. Para isso, utilizamos a fórmula:

Q = m × c × ΔT

onde m é a massa do ar (2,6 kg), c é o calor específico do ar (720 J/kg°C) e ΔT é a variação de temperatura (13°C).

Q = 2,6 kg × 720 J/kg°C × 13°C = 24.336 J

Agora, para calcular o tempo necessário para que o motorista perca calor a uma taxa constante de 120 J/s e provoque essa variação de temperatura, utilizamos a fórmula:

t = Q / P

onde t é o tempo, Q é a quantidade de calor e P é a potência do motorista (120 J/s).

t = 24.336 J / 120 J/s = 540 s

Portanto, a alternativa correta é A) 540 s.

Explicação: Nessa questão, é importante notar que o calor específico do ar é de 720 J/kg°C, o que significa que são necessários 720 joules de energia para aumentar a temperatura de 1 kg de ar em 1°C. Além disso, a taxa de perda de calor do motorista é constante e igual a 120 J/s, o que significa que o motorista perde 120 joules de energia por segundo.

Com essas informações, podemos calcular a quantidade de calor necessária para provocar a variação de temperatura desejada e, em seguida, calcular o tempo necessário para que o motorista perca essa quantidade de calor.