FUVEST 2005 — questão 68 de Física

Gabarito CCalorimetria — potência de um queimador e consumo de gás (calor de combustão)1ª fase · Caderno V

Enunciado da questão 68 de Física do FUVEST 2005 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Observação: (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por $g$ . Quando necessário, adote: para $g$ , o valor $10\ \text{m/s}^2$ ; para a massa específica (densidade) da água, o valor $1000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3$ ; para o calor específico da água, o valor $1{,}0\ \text{cal/(g °C)}$ (1 caloria ≅ 4 joules).

Um fogão, alimentado por um botijão de gás, com as características descritas no quadro abaixo, tem em uma de suas bocas um recipiente com um litro de água que leva 10 minutos para passar de 20 °C a 100 °C. Para estimar o tempo de duração de um botijão, um fator relevante é a massa de gás consumida por hora. Mantida a taxa de geração de calor das condições acima, e desconsideradas as perdas de calor, a massa de gás consumida por hora, em uma boca de gás desse fogão, é aproximadamente

a) 8 g

b) 12 g

c) 48 g

d) 320 g

e) 1920 g

Características do botijão de gás
Gás	GLP
Massa total	13 kg
Calor de combustão	40 000 kJ/kg

(Enunciado: Vestibular FUVEST 2005, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.

Resolução comentada

O que a questão pede: quantos gramas de gás a boca queima em uma hora, no mesmo ritmo em que aquece a água.

Passo 1 — o calor recebido pela água em 10 min. Um litro de água tem 1000 g; c = 1,0 cal/(g °C):

$Q = m\,c\,\Delta T = 1000 \times 1{,}0 \times 80$

$Q = 80\,000\ \text{cal}$

Em joules, com 1 cal ≅ 4 J:

$Q = 320\,000\ \text{J} = 320\ \text{kJ}$

Passo 2 — em uma hora. Uma hora tem 6 intervalos de 10 min:

$Q_{1\,\text{h}} = 6 \times 320 = 1\,920\ \text{kJ}$

Passo 3 — a massa de gás. Cada kg de GLP queimado libera 40 000 kJ. Sem perdas, todo o calor vem da queima:

$m = \frac{1\,920}{40\,000} = 0{,}048\ \text{kg} = 48\ \text{g}$

⚠️ As armadilhas: parar nos 10 min e esquecer de passar para uma hora: 320/40 000 kg = 8 g (alternativa A). Ou esquecer de converter calorias em joules (usar 80 kJ em vez de 320 kJ): sai 12 g (alternativa B).

A ideia em uma frase: calor que a água recebe = calor que o gás libera; com as unidades certas (J e hora), m = Q/(calor de combustão).

Resposta: alternativa C (48 g).

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.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

FUVEST 2005 — questão 68 de Física

Enunciado em texto

Resolução comentada

Vídeo em breve

Outras questões de Física do FUVEST 2005