3- Qual a quantidade de calor (em Joules) necessária para aquecer 3 litros de água a partir de 15^{\circ} \mathrm{C} até 75^{\circ} \mathrm{C} ? Se um dispositivo que aquece essa água tem potência de 150 W qual é o tempo necessário para tal tarefa?

Passo 1

O enunciado pede dois cálculos: a quantidade de calor necessária para aquecer água e o tempo requerido por um aparelho de potência dada. O conteúdo é transferência de calor sensível, usando a fórmula
Q = m \, c \, \Delta T
e depois a relação entre energia e potência,
t = \frac{Q}{P}\,.

Passo 2

Identificamos os dados principais. Como a densidade da água é 1 \mathrm{kg/L}, para 3 litros temos
m = 3\;\mathrm{kg}.
A variação de temperatura é
\Delta T = 75^\circ\mathrm{C} - 15^\circ\mathrm{C} = 60\;\mathrm{K}.
O calor específico da água é
c = 4184\;\mathrm{J/(kg\cdot K)}.

Passo 3

Aplicamos
Q = m \, c \, \Delta T
portanto
Q = 3 \times 4184 \times 60 = 753\,120\;\mathrm{J}.

Passo 4

Para encontrar o tempo usando potência P = 150\;\mathrm{W}, usamos
t = \frac{Q}{P} = \frac{753\,120}{150} = 5\,020{,}8\;\mathrm{s}.
Convertendo para minutos:
5\,020{,}8\;\mathrm{s}\div 60 \approx 83{,}68\;\mathrm{min},
ou seja, cerca de 83 minutos e 0{,}68\times60\approx41 segundos (aproximadamente 1 h 23 min 41 s).

Resposta

Quantidade de calor:
Q = 7{,}53\times10^5\;\mathrm{J}.
Tempo necessário:
t \approx 5\,021\;\mathrm{s}\;( \approx 83{,}7\;\mathrm{min}).

Exercícios relacionados