Pretende-se aquecer e ferver uma amostra de meio litro de água pura, mantida inicialmente na temperatura de 25^circ C, fazendo-se uso de um aquecedor elétrico com potência nominal de 1.000 Watts. Sabendo-se que o volume de água a ser aquecido está acondicionado em um recipiente isolado do ambiente, cuja capacidade térmica vale 360 J / ^circ C e que o calor específico da água é igual a 4.180 J /(kg ^circ C), qual será o tempo necessário para iniciar o processo de vaporização da amostra de água?

Passo 1

O enunciado pede o tempo necessário para aquecer 0,5 L de água (inicialmente a 25^circC) até 100^circC, usando um aquecedor de 1.000 W, sabendo que o recipiente tem capacidade térmica de 360,J/ ^circC e que crm água=4,180á,J/(kg, ^circC). O conteúdo é calorimetria e balanço de energia.

Passo 2

Calcular a massa da água e a variação de temperatura.
A densidade da água é aproximadamente 1,kg/L, logo a massa é
m = 0,5 kg
e a variação de temperatura é
De<a T = 100^circC - 25^circC = 75^circC

Passo 3

Calcular o calor absorvido pela água:
Qrm água = m,crm água,De<a T = 0,5 times 4,180 times 75 = 156,750 J áá

Passo 4

Calcular o calor absorvido pelo recipiente:
Qrm copo = Crm copo,De<a T = 360 times 75 = 27,000 J

Passo 5

Obter a energia total e o tempo de aquecimento:
Qrm total = Qrm água + Qrm copo = 156,750 + 27,000 = 183,750 J, á
t = Qrm totalP = 183,7501,000 approx 183,8 s approx 3,06 min

Resposta

O tempo necessário é aproximadamente 184 s (ou cerca de 3,1 min).

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