8^{\circ} ) Uma fonte térmica de potência constante aquece um bloco de ferro de massa 400 g , elevando sua temperatura de 20^{\circ} \mathrm{C} para 60^{\circ} \mathrm{C} em 5 min . Conhecendo o calor específico do ferro, 0,1 \mathrm{cal} /\left(\mathrm{g}^{\circ} \mathrm{C}\right), determine a potência dessa fonte térmica, em cal/s.

Passo 1

O enunciado dá um bloco de ferro de massa m=400\text{ g} que é aquecido de 20^\circ\text{C} a 60^\circ\text{C} em \Delta t=5\text{ min} por uma fonte de potência constante. O conteúdo que usamos é calorimetria, onde o calor absorvido pelo corpo é
Q = m\,c\,\Delta T
e a potência é
P = \frac{Q}{\Delta t}.

Passo 2

Calculamos primeiro o calor absorvido Q. A variação de temperatura é
\Delta T = 60^\circ\text{C} - 20^\circ\text{C} = 40^\circ\text{C}.
Substituindo na fórmula do calor:
Q = m \, c \, \Delta T = 400\text{ g} \times 0,1\frac{\text{cal}}{\text{g}\,^\circ\text{C}} \times 40^\circ\text{C} = 1600\text{ cal}.

Passo 3

Agora calculamos a potência P. Primeiro convertemos o tempo para segundos:
\Delta t = 5\text{ min} = 5\times 60\text{ s} = 300\text{ s}.
Então
P = \frac{Q}{\Delta t} = \frac{1600\text{ cal}}{300\text{ s}} \approx 5,33\text{ cal/s}.

Resposta

A potência da fonte térmica é aproximadamente 5,33\text{ cal/s}.

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