UNITAU 2020 (verão) — questão 65 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto a água esquenta ao passar pelo aquecedor, e com que temperatura sai.

Passo 1 — olhar um segundo de funcionamento. Em 1 s, o aquecedor entrega 8 kW × 1 s = 8 000 J, e passam por ele 200 g = 0,2 kg de água. Supondo que toda essa energia vá para a água:

$$Q = m\,c\,\Delta\theta$$

$$8\,000 = 0{,}2 \cdot 4\,000 \cdot \Delta\theta$$

$$\Delta\theta = \frac{8\,000}{800} = 10\ {}^{\circ}\text{C}$$

Passo 2 — a temperatura de saída: 28 + 10 = 38 °C.

⚠️ A armadilha: usar a massa em gramas com o calor específico em J/(kg·°C): $8\,000 = 200 \cdot 4\,000 \cdot \Delta\theta$ daria um aumento de só 0,01 °C. As unidades têm de casar: kg com J/(kg·°C). Outra: responder só o aumento (10 °C), esquecendo de somar à temperatura de entrada.

A ideia em uma frase: num aquecedor de passagem, a potência aquece a vazão: P = (m/t)·c·Δθ, e a temperatura de saída é a de entrada mais Δθ.

Resposta: alternativa E (38 °C).