(UNESP) Acende-se uma lâmpada de 100 W que está imersa num calorímetro transparente contendo 500 g de água. Em 1 minuto e 40 segundos a temperatura da água sobe 4,5^circ C. Qual porcentagem de energia elétrica fornecida à lâmpada é convertida em luz? (Considere o calor específico da água 4,2 Joules/g . ^circ C e que a luz produzida não é absorvida pelo calorímetro. Despreze a capacidade térmica do calorímetro e da lâmpada).

Passo 1

O enunciado trata de um problema de calorimetria e rendimento de uma lâmpada. Temos uma lâmpada de potência elétrica 100 W imersa em 500 g de água, e em 1;min;40;s=100 s a temperatura da água sobe De<a T=4,5^circC. Vamos calcular (1) a energia elétrica fornecida, (2) o calor ganho pela água, (3) a energia “não convertida em calor” (que corresponde à luz), e (4) o rendimento em porcentagem.

Passo 2

A energia elétrica fornecida pela lâmpada em 100 s é
Eel = P ,De<a t = 100 W times 100 s = 1,0times10^4 J

Passo 3

O calor absorvido pela água é dado por
Q = m ,c,De<a T
onde m=500 g, c=4,2 J/(gcdot^circC) e De<a T=4,5^circC. Assim,
Q = 500 times 4,2 times 4,5 = 9450 J

Passo 4

A energia que não virou calor na água corresponde ao que foi emitido como luz:
Eluz = Eel - Q = 10000 - 9450 = 550 J

Passo 5

O rendimento (porcentagem de energia elétrica convertida em luz) é
eta = EluzEeltimes 100% = 55010000times100%=5,5%

Resposta

5,5%

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