(Fmp 2016)
Um ferro elétrico utilizado para passar roupas está ligado a uma fonte de 110 V, e a corrente que o atravessa é de 8 A. O calor específico da água vale 1 cal/(g.°C), e 1 caloria equivale a 4,18 J. A quantidade de calor gerada em 5 minutos de funcionamento desse ferro seria capaz de elevar a temperatura de 3 quilos de água a 20 °C de um valor ΔT.
O valor aproximado, em graus Celsius, desse aumento de temperatura, ΔT, é
Nós sabemos que P = Ui
P: potência, unidade W (watts)
U: diferença de potencial, também conhecida como tensão, unidade V (Volt)
i: corrente elétrica, unidade A (ampère)
Logo, a potência do ferro é
P = 110.8
P = 880 W
W equivale a J/s, ou seja, o ferro fornece 880 joules/segundo.
A quantidade de energia que ele fornece em 5 minutos ou 300 segundos é
Q = 880.300
Q = 264.000 J
Segundo a questão, 4,18 J equivalem a 1 cal, portanto, 264000 J ≅ 63.158 cal
De acordo com a equação fundamental da calorimetria Q = mcΔθ
Q: quantidade de calor sensível que o corpo ganha ou perde, unidade cal (calorias)
m: massa do substância/corpo, unidade gramas
c: calor específico, unidade \( \Large{ {cal} \over {g.°C} } \)
Δθ: variação na temperatura do corpo, unidade °C
Assim sendo, 63.158 cal provocam uma variação ΔT em 3 Kg ou 3.103 g de água
