PUC-RS 2022 — questão 32 de Física
Enunciado em texto
O gráfico a seguir indica a temperatura em função do tempo para uma determinada massa de água contida em um recipiente aberto que é aquecida por meio de uma fonte térmica de potência constante. Não há perdas de calor entre as paredes do recipiente e o meio externo.
[Gráfico: T (°C) no eixo vertical, de 0 a 70, e t (min) no horizontal, de 0 a 5. Uma reta vai do ponto (1 min; 30 °C) ao ponto (5 min; 70 °C).]
A partir do começo da ebulição, quanto tempo (em minutos) levará para que toda a água desapareça do recipiente? Despreze a evaporação antes da fervura, considere o calor latente de vaporização da água igual a 540 cal/g, o calor específico da água como 1cal/(g.ºC) e saiba que o fenômeno ocorre nas CNTP.
(A) 54
(B) 62
(C) 73
(D) 81
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2022 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto tempo a fonte leva para vaporizar toda a água, contado a partir do início da fervura.
Passo 1 — o ritmo de aquecimento. Pelo gráfico, a água vai de 30 °C a 70 °C em 4 min: 10 °C por minuto. Com potência P constante e massa m:
A fonte entrega, por minuto, 10 cal para cada grama de água.
Passo 2 — o calor para vaporizar tudo:
Passo 3 — o tempo:
A massa se cancela: não é preciso conhecê-la.
Conferindo o resto da história: a água ainda precisa subir de 70 °C a 100 °C (fervura nas CNTP), o que leva mais 3 min; mas a pergunta conta o tempo a partir do começo da ebulição, então esses minutos não entram.
⚠️ A armadilha: somar o tempo de aquecimento. Contando desde t = 0 (quando, prolongando a reta, a água estava a 20 °C), seriam 8 min até 100 °C mais 54 min de fervura: 62 min, a alternativa B. Mas a pergunta começa a contar na ebulição.
A ideia em uma frase: com potência constante, o gráfico dá o ritmo de entrega de calor por grama, e o tempo de fervura é L dividido por esse ritmo.
Resposta: alternativa A (54 min).
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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