Um atleta envolve sua perna com uma bolsa de água quente, contendo 600 g de água à temperatura inicial de
. Após 4 horas ele observa que a temperatura da água é de
. Qual a perda média de energia da água por unidade de tempo? (
). Dê a resposta em calorias por segundo.
Passo 1
Beleza, então o problema diz que um atleta tem 600 g de água a 90 °C e, depois de 4 horas, ela cai pra 42 °C. A gente precisa achar a perda média de energia por segundo (ou seja, a potência térmica média, em cal/s). O conteúdo aqui é calorimetria: usar a fórmula
e depois dividir pela duração em segundos.
Passo 2
Calcular a variação de temperatura
.
Como a água saiu de 90 °C e foi pra 42 °C:
Como a água saiu de 90 °C e foi pra 42 °C:
O sinal negativo só mostra que perdeu calor; a gente vai usar o valor absoluto
Passo 3
Calcular a quantidade de calor perdida
.
Usando g,
cal/(g °C) e
°C:
Usando
Passo 4
Converter o tempo de 4 horas em segundos.
1 hora = 3600 s, então
1 hora = 3600 s, então
Passo 5
Calcular a perda média de energia por segundo (potência térmica média):
Resposta
A perda média de energia da água é de
.