FUVEST 2008 — questão 14 de Física
Enunciado em texto
Observação: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de ; para a massa específica (densidade) da água, o valor de ; para o calor específico da água, o valor de ; para uma caloria, o valor de 4 joules.
Um aquecedor elétrico é mergulhado em um recipiente com água a 10º C e, cinco minutos depois, a água começa a ferver a 100º C. Se o aquecedor não for desligado, toda a água irá evaporar e o aquecedor será danificado. Considerando o momento em que a água começa a ferver, a evaporação de toda a água ocorrerá em um intervalo de aproximadamente
a) 5 minutos.
b) 10 minutos.
c) 12 minutos.
d) 15 minutos.
e) 30 minutos.
Calor específico da água = 1,0 cal/(gºC). Calor de vaporização da água = 540 cal/g.
Desconsidere perdas de calor para o recipiente, para o ambiente e para o próprio aquecedor.
(Enunciado: Vestibular FUVEST 2008, 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: o tempo para vaporizar toda a água, sabendo quanto o mesmo aquecedor levou para aquecê-la de 10 °C a 100 °C.
Passo 1 — a ideia. O aquecedor entrega calor num ritmo constante (potência constante). Então o tempo é proporcional ao calor necessário. Não precisamos saber a massa de água nem a potência: basta comparar os dois calores.
Passo 2 — calor para aquecer, com massa m (em gramas):
Passo 3 — calor para vaporizar:
Passo 4 — o tempo. O calor da vaporização é vezes o do aquecimento, então leva 6 vezes mais tempo:
⚠️ A armadilha: achar que "ferver" é rápido, ou que leva o mesmo tempo do aquecimento (5 minutos, alternativa A). Vaporizar a água custa muito mais energia que aquecê-la: 540 cal por grama, contra só 90 cal por grama para ir de 10 °C a 100 °C.
A ideia em uma frase: com potência constante, o tempo é proporcional ao calor: compare m·c·ΔT com m·L e a massa se cancela.
Resposta: alternativa E (30 minutos).
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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