Um forno de micro-ondas está ligado de acordo com as instruções do manual: 120 V – 10 A. Coloca-se em seu interior uma vasilha com 300 g de água a 25 ºC e aperta-se o botão “1 min” (o que significa que, a partir do instante em que começa a funcionar, decorrido 1 min ele desliga automaticamente). Considere o calor específico da água 4.103 J/kg.ºC. Supondo que 75% da energia eletromagnética disponibilizada durante esse minuto seja absorvida pela água, sua temperatura, quando o micro-ondas desligou automaticamente, passou a ser de:
- A) 55 ºC
- B) 60 ºC
- C) 65 ºC
- D) 70 ºC
- E) 75 ºC
Resposta:
Resposta: D) 70°C
Para resolver essa questão, vamos aplicar o conceito de termologia, específicamente a fórmula de variação de temperatura em função do calor transferido. A energia eletromagnética disponibilizada pelo forno de micro-ondas é absorvida pela água, aumentando sua temperatura.
Primeiramente, vamos calcular a energia total transferida para a água em 1 minuto. Como 75% da energia eletromagnética é absorvida pela água, temos:
$$E = 0,75 times 120 text{ V} times 10 text{ A} times 1 text{ min} = 900 text{ J}$$
Agora, vamos aplicar a fórmula de variação de temperatura:
$$Delta T = frac{E}{m times c}$$
Onde:
- $Delta T$ é a variação de temperatura (em °C)
- $E$ é a energia transferida (em J)
- $m$ é a massa da água (em kg)
- $c$ é o calor específico da água (em J/kg°C)
Substituindo os valores:
$$Delta T = frac{900 text{ J}}{0,3 text{ kg} times 4103 text{ J/kg°C}} = 45 text{ °C}$$
Como a temperatura inicial da água é de 25°C, a temperatura final será:
$$T_f = T_i + Delta T = 25 text{ °C} + 45 text{ °C} = 70 text{ °C}$$
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