PUC-Campinas 2017 — questão 41 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a potência mínima para levar 10 g de gelo a 0 °C até água a 40 °C em 10 minutos.

Passo 1 — derreter o gelo. O gelo já está a 0 °C, então não há aquecimento do sólido: ele começa direto a fundir. Calor latente, $Q = m L$:

$$Q_1 = 10 \times 80 = 800\ \text{cal}$$

Passo 2 — aquecer a água de 0 °C a 40 °C. Calor sensível com o calor específico do líquido:

$$Q_2 = 10 \times 1{,}0 \times 40 = 400\ \text{cal}$$

Passo 3 — o total, em joules:

$$Q = 1\,200\ \text{cal} = 1\,200 \times 4$$

$$Q = 4\,800\ \text{J}$$

Passo 4 — a potência. 10 minutos são 600 s:

$$P = \frac{Q}{\Delta t} = \frac{4\,800}{600} = 8\ \text{W}$$

⚠️ A armadilha: usar o calor específico do gelo (0,50) só porque ele foi dado. O gelo a 0 °C não esquenta como sólido; quem esquenta é a água já derretida. Com 0,50, $Q_2$ = 200 cal, o total dá 1 000 cal = 4 000 J e a potência sai 6,7 W, que não está nas alternativas. Outro erro: dividir por 10 (minutos) em vez de 600 (segundos), o que dá 480.

A ideia em uma frase: primeiro funde (mL), depois aquece o líquido (mcΔT); some, passe para joules e divida pelo tempo em segundos.

Resposta: alternativa B (8 W).