UERJ 2024 (2º Exame de Qualificação) — questão 43 de Física
Enunciado em texto
Uma equipe de cientistas, com o objetivo de simular a respiração humana, criou um dispositivo que converte 0,02 g de vapor d’água em água líquida a cada ciclo de inspiração e expiração, à temperatura constante.
Admita que esse dispositivo simule 15 ciclos de respiração por minuto e que o calor latente de vaporização da água seja igual a 2400 J/g.
A taxa de calor perdida pelo dispositivo, em J/s, é igual a:
(A) 9
(B) 10
(C) 11
(D) 12
(Enunciado: Vestibular Estadual UERJ 2024, 2º Exame de Qualificação — DSEA/UERJ.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ).
Resolução comentada
O que a questão pede: quantos joules por segundo o dispositivo perde ao condensar o vapor.
Passo 1 — o calor de um ciclo. Passar de vapor para líquido (condensação) é o caminho inverso da vaporização: a água libera a mesma quantidade de calor que absorveria para vaporizar. Como a temperatura não muda, é tudo calor latente:
Passo 2 — o calor de um minuto. São 15 ciclos por minuto:
Passo 3 — por segundo. Um minuto tem 60 s:
Atalho: 15 ciclos por minuto é um ciclo a cada 4 s; então 48 J / 4 s = 12 J/s.
⚠️ A armadilha: parar em 720 e esquecer que a taxa é por segundo, não por minuto. Outra: estranhar o sinal. O calor latente é dado “de vaporização”, mas na condensação ele tem o mesmo valor, só que é perdido em vez de recebido.
A ideia em uma frase: mudança de fase sem mudar a temperatura é Q = mL; taxa de calor é esse Q dividido pelo tempo, em segundos.
Resposta: alternativa D (12 J/s).
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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