(UNICAMP) Um forno de microondas opera na voltagem de 120 V e corrente de 5,0 A. Colocaramse neste forno 200 ml de água à temperatura de 25 ^circ C. Admita que toda energia do forno é utilizada para aquecer a água. Para simplificar, adote 1,0 cal = 4,0 J.
a) Qual a energia necessária para elevar a temperatura da água a 100^circ C ?
b) Em quanto tempo esta temperatura será atingida?

Passo 1

O enunciado nos dá um forno de micro-ondas que opera em U=120 V e I=5,0 A. Colocamos 200 mL de água, isto é, m=200 g, inicialmente a 25 ^circ C e queremos aquecê-la até 100 ^circ C. O conteúdo envolvido é calorimetria (energia necessária para aquecer uma massa de água) e potência elétrica (energia fornecida por segundo). Precisaremos das fórmulas:
Q = m,c,De<a T,
P = U cdot I,
t = QP

Passo 2

Calcular a energia em calorias necessária para elevar a temperatura em De<a T=100-25=75 ^circ C. Como o calor específico da água é c=1,0 cal/( g,^circ C), temos
Q = m,c,De<a T = 200 times 1,0 times 75 = 15000 cal

Passo 3

Converter Q de calorias para joules usando 1,0 cal=4,0 J:
Q = 15000 cal times 4,0 Jcal = 60000 J

Passo 4

Determinar a potência elétrica fornecida pelo micro-ondas:
P = U cdot I = 120 V times 5,0 A = 600 W

Passo 5

Calcular o tempo necessário para fornecer Q=60000 J com potência P=600 W:
t = QP = 60000 J600 J/s = 100 s

Resposta

a) A energia necessária é Q = 15000 cal (ou 6,0times10^4 J).
b) O tempo para aquecer a água até 100 ^circ C é t = 100 s (cerca de 1,7 minutos).

Exercícios relacionados