Para preparar um sopa instantânea, uma pessoa aquece em um forno micro-ondas 500 g de água em uma  tigela de vidro de 300 g. A temperatura inicial da tigela e da água era de 6°C. Com o forno de micro-ondas funcionando a uma potência de 800 W, a tigela e a água atingiram a temperatura de 40 ºC em 2,5 min. Considere que os calores específico do vidro e da sopa sã, respectivamente, 

Para resolver essa questão, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água e do vidro em 34°C (de 6°C para 40°C).

Primeiramente, vamos calcular a variação de temperatura do sistema:

ΔT = T_f - T_i = 40°C - 6°C = 34°C

Em seguida, vamos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água:

Q_água = m_água × c_água × ΔT

onde m_água é a massa da água (500 g), c_água é o calor específico da água (aproximadamente 1 cal/g°C), e ΔT é a variação de temperatura (34°C).

Q_água = 500 g × 1 cal/g°C × 34°C = 17000 cal

Converter essa quantidade de calor para joules:

Q_água = 17000 cal × 4,2 J/cal = 71400 J

Agora, vamos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do vidro:

Q_vidro = m_vidro × c_vidro × ΔT

onde m_vidro é a massa do vidro (300 g), c_vidro é o calor específico do vidro (aproximadamente 0,2 cal/g°C), e ΔT é a variação de temperatura (34°C).

Q_vidro = 300 g × 0,2 cal/g°C × 34°C = 2040 cal

Converter essa quantidade de calor para joules:

Q_vidro = 2040 cal × 4,2 J/cal = 8568 J

Agora, vamos calcular a potência total necessária para fornecer essa quantidade de calor em 2,5 minutos:

P_total = (Q_água + Q_vidro) / t

onde t é o tempo (2,5 minutos = 150 segundos).

P_total = (71400 J + 8568 J) / 150 s = 533,12 W

Como o micro-ondas fornece uma potência de 800 W, a percentagem de potência efetivamente convertida em calor é:

(P_total / P_micro-ondas) × 100% ≈ (533,12 W / 800 W) × 100% ≈ 66,7%

Portanto, a resposta correta é a letra D) 66,7%.

A explicação para essa resposta é que, para calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água e do vidro, é necessário considerar as massas e os calores específicos dos materiais, bem como a variação de temperatura. Em seguida, é possível calcular a potência total necessária para fornecer essa quantidade de calor em um determinado tempo. Finalmente, comparando essa potência com a potência do micro-ondas, é possível calcular a percentagem de potência efetivamente convertida em calor.