Questão 2

Completo
Vale 1,00 ponto(s).
O elemento aquecedor de uma cafeteira opera a 120 V e transporta uma corrente de I=2,71 \mathrm{~A}. Supondo que a água absorve toda a energia convertida pelo resistor, calcule quanto tempo leva para aquecer \mathrm{m}=0,26 \mathrm{~kg} de água a partir da temperatura ambiente ( 23,0^{\circ} \mathrm{C} ) até o ponto de ebulição. Use o calor específico de 4186 \mathrm{~J} /(\mathrm{kg} \mathrm{C}). De sua resposta em segundos.
Escolha uma opção:
A. 374,27
B. nenhuma das outras
C. 257,70
D. 313,46

Passo 1

O enunciado nos dá uma cafeteira cujo elemento resistivo opera com tensão de \displaystyle 120\\ \text{V} e corrente de \displaystyle 2{,}71\\ \text{A}. Essa potência elétrica é totalmente convertida em calor, que aquece \displaystyle m=0{,}26\\ \text{kg} de água de \displaystyle 23{,}0^\circ\text{C} até \displaystyle 100^\circ\text{C}. O conteúdo aqui envolve calor necessário para aquecer um corpo e potência elétrica. Vamos usar as fórmulas
Q = m\,c\,\Delta T,
P = V\,I,
t = \frac{Q}{P}.

Passo 2

Calcular a variação de temperatura \displaystyle \Delta T e a energia térmica Q.
\Delta T = T_{\!f} - T_{\!i} = 100^\circ\text{C} - 23{,}0^\circ\text{C} = 77^\circ\text{C}.
Q = m\,c\,\Delta T = 0{,}26 \times 4186\\ \frac{\text{J}}{\text{kg}\,\!^\circ\text{C}} \times 77^\circ\text{C} \approx 8,38\times 10^{4}\\ \text{J}.

Passo 3

Calcular a potência elétrica P fornecida pelo resistor:
P = V \times I = 120\\ \text{V} \times 2{,}71\\ \text{A} = 325{,}2\\ \text{W}.

Passo 4

Determinar o tempo t necessário para fornecer a energia Q à água:
t = \frac{Q}{P} = \frac{8,38\times 10^{4}\\ \text{J}}{325{,}2\\ \text{W}} \approx 257{,}7\\ \text{s}.

Passo 5

Comparando com as opções dadas, 257{,}7\\ \text{s} corresponde à alternativa (C).

Resposta

(C) 257,70

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