PUC-PR 2023 (inverno, Medicina) — questão 39 de Física

Enunciado em texto
Num laboratório de Física, o professor disponibiliza para um grupo de alunos os seguintes itens:
- Duas baterias ideais, e , de forças eletromotrizes = 6 V e = 12 V, respectivamente;
- Dois resistores, e , cujas resistências elétricas são = 1,0 kΩ e = 1,8 kΩ;
- Dois recipientes idênticos de vidro, contendo cada um 300 g de líquido: um deles com água ( = 1 cal/g· °C), outro com óleo de soja (= 0,47 cal/g· °C);
- Fios condutores.
O grupo deve conectar uma das baterias ao resistor que em seguida deve ser mergulhado em um dos líquidos. O resistor é percorrido por corrente elétrica e libera calor, aquecendo o líquido em que está mergulhado. O professor instrui o grupo a escolher os itens que proporcionem ao líquido o maior aumento de temperatura possível, para um mesmo tempo de aquecimento.
Considerando que não há mudança de fase no processo, a bateria, o resistor e o líquido escolhido pelo grupo de alunos devem ser, respectivamente
(A) , e óleo de soja.
(B) , e óleo de soja.
(C) , e óleo de soja.
(D) , e água.
(E) , e água.
(Enunciado: Vestibular PUCPR 2023 (Inverno), Medicina — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: a combinação que dá o maior aumento de temperatura no mesmo tempo.
Passo 1 — a potência no resistor. Com a bateria ideal ligada direto ao resistor, a tensão nele é a fem:
Para P máxima: a maior fem (, 12 V) e a menor resistência (, 1,0 kΩ):
Passo 2 — o líquido. No mesmo tempo, o calor recebido é Q = PΔt, e o aumento de temperatura é:
As massas são iguais (300 g); esquenta mais o líquido de menor calor específico: o óleo de soja (0,47 contra 1 cal/g·°C).
Escolha: , e óleo de soja, alternativa (B).
⚠️ A armadilha: pensar que “mais resistência esquenta mais” e escolher (alternativa A). Com a tensão fixa da bateria, mais resistência significa menos corrente e menos potência (). A ideia de que mais resistência esquenta mais só vale com a corrente fixa ().
A ideia em uma frase: com tensão fixa, a potência é U²/R: maior tensão e menor resistência; e esquenta mais rápido o líquido de menor calor específico.
Resposta: alternativa B (B₂, R₁ e óleo de soja).
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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