Um aquecedor de imersão deve ser usado em uma pequena quantidade de água ( 300 g) para café instantâneo. O aquecedor é classificado a 300 W quando operado a 120 V. Quanto tempo leva para levar a água de 20,0^circ C para a ebulição? Despreze a capacidade térmica do aquecedor, bem como as perdas de calor para o ambiente.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular: temos 300 g de água a 20 °C e um aquecedor de imersão de 300 W ligado a 120 V. Queremos saber quanto tempo leva pra água passar de 20 °C até 100 °C (ebulição), desprezando perdas de calor e capacidade térmica do aparelho.
Conteúdo: calorimetria (energia pra esquentar água) e potência elétrica. Vamos usar a capacidade térmica da água e as fórmulas de energia e potência.

Passo 2

Calcular quanta energia (calor) precisamos pra esquentar a água.
Teoria: a energia pra elevar a temperatura é
Q = m,c,De
onde
- Q = 0,300 times 4186 times 80 = 0,300 times 334880 = 100464 Japprox 1,00times10^5 J é a massa (em kg),
- é o calor específico da água ( ),
- é a variação de temperatura (em K ou °C, aqui ).
Convertendo massa: .
Então

Passo 3

Agora relacionamos energia com potência pra achar o tempo.
Teoria: potência elétrica P = QtLongrightarrow t = QP é a razão entre energia e tempo,
t = 1,00times10^5 J300 W approx 334,9 s
Aqui e .
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Resposta

Cerca de 335 segundos (aprox. 5,6 minutos).

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