Um experimento, realizado na altitude do mar, busca determinar a potência elétrica dissipada por um condutor; para isso ligase esse condutor aos polos de uma fonte de tensão de 100 V. Colocando-o dentro de um recipiente com 0,5 kg de água inicialmente a 20° C, o condutor libera calor, por conta do efeito joule, e a água começa a esquentar atingindo o ponto de ebulição após 8 minutos. Dado o calor específico da água igual a 4 J/g° C, desconsiderando-se as trocas de calor com o ambiente externo, a potência dissipada pelo condutor é de, aproximadamente:

Para resolver esse problema, devemos aplicar o conceito de calor específico. O calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g de uma substância em 1°C. No caso da água, o calor específico é de 4 J/g°C.

Primeiramente, é preciso calcular a variação de temperatura da água. A água inicialmente está a 20°C e atinge o ponto de ebulição (100°C) após 8 minutos. Portanto, a variação de temperatura é de 80°C.

Em seguida, devemos calcular a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água de 20°C para 100°C. Como a massa de água é de 0,5 kg = 500 g, a quantidade de calor necessário é:

$$Q = m cdot c cdot Delta T = 500 text{ g} cdot 4 frac{text{J}}{text{g°C}} cdot 80°C = 160000 text{ J}$$

Como o condutor libera calor por conta do efeito Joule, a potência dissipada pelo condutor é a razão entre a quantidade de calor liberada e o tempo:

$$P = frac{Q}{t} = frac{160000 text{ J}}{8 text{ min}} = frac{160000 text{ J}}{480 text{ s}} = 333,33 text{ W}$$

Portanto, a alternativa correta é a letra B) 333 W.

Explicação:

A resposta correta é a letra B) 333 W porque calculamos a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água de 20°C para 100°C e, em seguida, calculamos a potência dissipada pelo condutor, que é a razão entre a quantidade de calor liberada e o tempo.