FMABC 2020 — questão 56 de Física

Gabarito ACalorimetria — potência e tempo de aquecimento com dois ebulidoresMedicina · Prova de Conhecimentos Gerais · Versão 1

Enunciado da questão 56 de Física do FMABC 2020 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Uma pessoa sempre usa um ebulidor para aquecer a mesma massa de água, provocando um aumento de temperatura $\Delta\theta$ , num intervalo de tempo $\Delta t$ .

[Figura: um copo com água; dentro dele, mergulhado até o fundo, um ebulidor (uma resistência em espiral presa a um cabo), ligado por um fio a uma tomada na parede.]

(https://docplayer.com.br. Adaptado.)

Certo dia em que estava com pressa, a pessoa utilizou dois ebulidores para o mesmo aquecimento, mas a potência do segundo ebulidor era apenas um terço da potência do primeiro. Considerando que todo o calor gerado pelos dois ebulidores foi absorvido pela água e que não houve perda de calor para o meio externo, o tempo de aquecimento com o uso dos dois ebulidores, até que a água sofresse a mesma variação de temperatura $\Delta\theta$ , foi de

(A) $\frac{3}{4}\Delta t$

(B) $\frac{2}{5}\Delta t$

(D) $\frac{2}{3}\Delta t$

(E) $\frac{1}{4}\Delta t$

(Enunciado e figura: Vestibular FMABC 2020, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMABC/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário FMABC e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o novo tempo de aquecimento usando os dois ebulidores juntos.

Passo 1 — o calor necessário é o mesmo. A massa de água e a variação de temperatura são as mesmas, então o calor $Q = m\,c\,\Delta\theta$ também é. Com um ebulidor de potência P, esse calor é entregue em $\Delta t$ :

$Q = P\,\Delta t$

Passo 2 — a potência dos dois juntos. Os dois ebulidores mergulhados na água entregam calor ao mesmo tempo; as potências se somam:

$P_{\text{total}} = P + \frac{P}{3} = \frac{4P}{3}$

Passo 3 — o novo tempo. O mesmo Q, agora com a potência total:

$\frac{4P}{3}\,\Delta t' = P\,\Delta t$

$\Delta t' = \frac{3}{4}\,\Delta t$

Conferindo: com dois ebulidores iguais o tempo cairia à metade. Como o segundo é mais fraco, o tempo tem de ficar entre a metade e o tempo inteiro: 3/4 está nessa faixa.

⚠️ A armadilha: achar que o tempo é dividido na mesma proporção da potência do segundo ebulidor, e marcar 1/3 de Δt (alternativa C). Ou somar “1 + 1/3” e esquecer de inverter: o tempo é inversamente proporcional à potência total.

A ideia em uma frase: para o mesmo calor, tempo é inversamente proporcional à potência; com 4/3 da potência, o tempo cai para 3/4.

Resposta: alternativa A ( $\frac{3}{4}\Delta t$ ).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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