Gabarito disponível
Um aquecedor elétrico de dados nominais (1,0 kW-220 V) é ligado normalmente na rede elétrica e inserido em um frasco adiabático contendo 1,0 L de água (d = 1,0 g/mL: c = 1,0 cal/g.ºC) a 0 ºC em contato com 500 g de gelo (Lfusão = 80 cal/g) a 0 ºC também. O sistema é aquecido até atingir a temperatura de 20 ºC. Considerando a relação de 4 joules para cada caloria, o intervalo de tempo necessário para o sistema atingir tal temperatura deve ser de
Resolução comentada
Energia total de 70.000 cal (fusão + aquecimento) com potência de 1 kW dá 280 s.
Fusão: 500 × 80 = 40.000 cal. Aquecimento de 1.500 g de 0 °C a 20 °C: 1.500 × 1 × 20 = 30.000 cal. Total: 70.000 cal × 4 = 280.000 J. Com P = 1.000 W, t = 280 s = 4 min 40 s.
Análise das alternativas
A, B, D e E: resultam de esquecer o calor latente do gelo, de usar apenas parte da massa ou de erro nas conversões.
Referência: Calorimetria: Q = m·L e Q = m·c·Δθ; potência = energia/tempo.
Resolução comentada do VaiConcursos.