PUC-SP 2010 — questão 18 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a potência do micro-ondas, sabendo que em 5 minutos ele transformou 100 g de gelo a −10 °C em vapor.

Passo 1 — as quatro etapas (a 1 atm, o gelo funde a 0 °C e a água ferve a 100 °C):

$$Q_1 = 100 \times 0{,}5 \times 10 = 500\ \text{cal}$$

(aquecer o gelo de −10 °C a 0 °C)

$$Q_2 = 100 \times 80 = 8\,000\ \text{cal}$$

(derreter o gelo)

$$Q_3 = 100 \times 1{,}0 \times 100 = 10\,000\ \text{cal}$$

(aquecer a água de 0 °C a 100 °C)

$$Q_4 = 100 \times 540 = 54\,000\ \text{cal}$$

(vaporizar a água)

Passo 2 — o total, em joules:

$$Q = 72\,500\ \text{cal} \times 4{,}2$$

$$Q = 304\,500\ \text{J}$$

Passo 3 — a potência. 5 minutos = 300 s:

$$P = \frac{304\,500}{300} = 1\,015\ \text{W}$$

⚠️ A armadilha: pular uma etapa. Sem o aquecimento do gelo, sai $72\,000 \times 4{,}2/300 = 1\,008$ W (alternativa A), um valor muito próximo do certo. A vaporização é a parcela maior de todas: 54 000 das 72 500 calorias.

A ideia em uma frase: de gelo abaixo de zero a vapor são quatro parcelas (aquecer, fundir, aquecer, vaporizar); some todas, passe para joules e divida pelo tempo em segundos.

Resposta: alternativa C (1 015 W).