PUC-SP 2018 — questão 14 de Física

Enunciado em texto
Quando necessário, adote os valores da tabela:
módulo da aceleração da gravidade: ; calor latente de vaporização da água: ; calor específico da água: ; densidade da água: ; calor específico do cobre: ; calor latente de fusão do cobre: ; temperatura de fusão do cobre: ; 1cal = 4,0 J; π = 3; sen30° = 0,5; cos30°= 0,8
Num dia de temperatura igual a 25ºC, uma forte descarga elétrica atingiu a ponta de captação central de um para-raios durante segundos, provocando a fusão de 400g de sua massa que é de cobre.
Determine, em gigawatts, a potência média aproximada dessa descarga elétrica.
[Foto: terminal aéreo de captação de para-raios: uma haste vertical pontiaguda com duas hastes laterais inclinadas, presas a uma base metálica.]
TERMINAL AÉREO DE CAPTAÇÃO — tp://www.lojaeletrica.com.br/para-raios
(A) 0,5.
(B) 1,0.
(C) 1,5.
(D) 2,0.
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2018 — PUC-SP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).
Resolução comentada
O que a questão pede: a potência média da descarga, sabendo quanto calor ela deu ao cobre e em quanto tempo.
Passo 1 — aquecer o cobre até a fusão. O cobre está a 25 °C e precisa chegar a 1083 °C (dados da tabela):
Passo 2 — derreter o cobre. Já na temperatura de fusão, cada grama precisa de 49 cal:
Passo 3 — energia total, em joules. Com 1 cal = 4,0 J:
Passo 4 — potência média. Potência é energia dividida pelo tempo:
⚠️ A armadilha: contar só o calor de fusão (19 600 cal = 78 400 J), esquecendo que o cobre estava a 25 °C. Aí sai cerca de 0,65 GW, longe da resposta; contar só o aquecimento dá cerca de 1,3 GW. É preciso somar as duas etapas.
A ideia em uma frase: para derreter um sólido que está abaixo da temperatura de fusão, some o calor para aquecê-lo (mcΔθ) e o calor para fundi-lo (mL).
Resposta: alternativa D (2,0 GW).
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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