45 Um estudante de física utiliza um aquecedor de imersão de 115,00 V para aquecer 400,00 g (quase duas xícaras) de água para chá de ervas. Durante os dois minutos que leva para aquecer a água, o estudante decide calcular a resistência do aquecedor. Suponha que a água esteja inicialmente à temperatura ambiente
e alcance
. O calor específico da água é
. Qual é a resistência do aquecedor?
Passo 1
O enunciado descreve que um aquecedor de imersão ligado a
aquece
de água de
a
em
minutos. O conteúdo aqui envolve calorimetria (
) e energia elétrica (
com
). Vamos usar essas duas ideias para encontrar a resistência
.
Passo 2
Calculamos o calor absorvido pela água usando
onde
,
e
.
Logo,
Logo,
Passo 3
A energia elétrica fornecida pelo aquecedor em
minutos (
) é
Assumindo rendimento
, temos
, ou seja,
Passo 4
Isolando
na equação anterior:
Substituindo
,
e
:
Resposta
A resistência do aquecedor é aproximadamente
.