Escreva um balanço diferencial de energia para a água assumindo que
de energia liberada pelo aquecedor elétrico é utilizado para aquecê-la.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. A gente precisa fazer um balanço diferencial de energia para a água. Isso significa que vamos analisar como a energia da água muda ao longo do tempo. O enunciado também diz que 97% da energia liberada pelo aquecedor elétrico é usada para aquecer a água. Para resolver isso, vamos precisar usar os conceitos de conservação de energia e a fórmula básica do balanço de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um balanço de energia. Basicamente, ele diz que a variação da energia interna de um sistema (nossa água) é igual à energia que entra no sistema menos a energia que sai. No nosso caso, vamos considerar que a única energia que entra é a do aquecedor, e não há saída de energia.
Passo 3
Agora, vamos identificar as grandezas envolvidas:
- Energia fornecida pelo aquecedor: Vamos chamar de
. - Energia efetivamente usada para aquecer a água: Como 97% dessa energia é aproveitada, temos
. - Variação da energia interna da água: Vamos chamar de
, que representa como a energia interna da água muda no tempo.
Passo 4
A equação do balanço diferencial de energia fica assim:
Substituindo
por
, temos:
Resposta
O balanço diferencial de energia para a água é dado por: