1. (FUNCERN/IFRN, Edital 01/2025) Em um experimento de laboratório, um fio condutor de cobre, com resistência elétrica de 5,0 ohms é submerso em um recipiente contendo 500 ml de água. O fio está isolado eletricamente da água e uma corrente elétrica de 2,0 amperes é aplicada ao fio durante 7,0 minutos. Considerando que todo o calor gerado pelo Efeito Joule é absorvido pela água, que seu calor específico é 4,20 \mathrm{J} / \mathrm{g}^{\circ} \mathrm{C} e que sua densidade é 1,0 \mathrm{~g} / \mathrm{ml}, o aumento da temperatura da água é de:
    (a) 7,0^{\circ} \mathrm{C}.
    (b) 5,0^{\circ} \mathrm{C}.
    (c) 4,0^{\circ} \mathrm{C}.
    (d) 8,0^{\circ} \mathrm{C}.

Passo 1

O enunciado diz que um fio de cobre com resistência de 5,0\,\Omega recebe uma corrente de 2,0\,\mathrm{A} durante 7,0 minutos, estando submerso em 500\,\mathrm{ml} de água (isolada eletricamente). O calor gerado pelo efeito Joule aquece a água, que tem massa específica 1,0\,\mathrm{g/ml} e calor específico 4,20\,\mathrm{J}/\mathrm{g}{}^\circ\mathrm{C}. Vamos usar:
– Efeito Joule: Q = I^2 R t
– Calorimetria: Q = m\,c\,\Delta T

Passo 2

Calcular o calor gerado pelo fio.
Primeiro, convertemos o tempo: t = 7,0\,\mathrm{min}\times 60 = 420\,\mathrm{s}.
Então Q = I^2\,R\,t = (2,0\,\mathrm{A})^2 \times 5,0\,\Omega \times 420\,\mathrm{s} = 8400\,\mathrm{J}.

Passo 3

Determinar a massa de água aquecida.
Como a densidade é 1,0\,\mathrm{g/ml}, a massa de 500\,\mathrm{ml} de água é m = 500\,\mathrm{ml}\times 1,0\,\mathrm{g/ml} = 500\,\mathrm{g}.

Passo 4

Calcular o aumento de temperatura usando calorimetria: Q = m\,c\,\Delta T \Delta T = \dfrac{Q}{m\,c} = \dfrac{8400}{500 \times 4,20} = 4,0^\circ\mathrm{C}.

Passo 5

Comparando com as alternativas, o aumento de 4,0^\circ\mathrm{C} corresponde à letra (c).

Resposta

(c)

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