Santa Casa 2023 — questão 66 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto tempo o aquecedor de 42 W leva para esquentar 36 L de água em 2,0 °C.

Passo 1 — a massa de água: com densidade 1,0 kg/L, 36 L têm 36 kg.

Passo 2 — o calor necessário (calor sensível):

$$Q = m\,c\,\Delta\theta = 36 \times 4{,}2 \times 10^{3} \times 2{,}0$$

$$Q = 302\,400\ \text{J}$$

Passo 3 — o tempo. Potência é energia por tempo; 42 W são 42 J a cada segundo:

$$\Delta t = \frac{Q}{P} = \frac{302\,400}{42} = 7\,200\ \text{s}$$

$$\Delta t = \frac{7\,200}{60} = 120\ \text{min}$$

Atalho: $4{,}2 \times 10^3 / 42 = 100$, então $\Delta t = 36 \times 100 \times 2 = 7\,200$ s, ou 2 horas.

⚠️ A armadilha: esquecer o $\Delta\theta = 2{,}0$ °C na conta: dá 3 600 s = 60 min, a alternativa E. Outro erro é parar em 7 200 sem converter segundos para minutos.

A ideia em uma frase: o tempo de aquecimento é o calor necessário (mcΔθ) dividido pela potência do aquecedor.

Resposta: alternativa A (120 min).