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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 58 (1º exame) da FUVEST 2002

1º exame · Física: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor

Texto-base das questões 41 a 60 · V

OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário adote: para g, o valor de 10\ \text{m}/s^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor de 1.000\ \text{kg/m}^3 = 1\text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor de 1{,}0\ \text{cal /(g.}^\circ\text{C)} ( 1\text{ caloria} \cong 4\text{ joules}).

Usando todo o calor produzido pela combustão direta de gasolina, é possível, com 1,0 litro de tal produto, aquecer 200 litros de água de 10\ ^\circ\text{C} a 45\ ^\circ\text{C}. Esse mesmo aquecimento pode ser obtido por um gerador de eletricidade, que consome 1,0 litro de gasolina por hora e fornece 110\text{ V} a um resistor de. 11\ \Omega, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água. Nessas condições, o aquecimento da água obtido através do gerador, quando comparado ao obtido diretamente a partir da combustão, consome uma quantidade de gasolina, aproximadamente,

  1. A
    7 vezes menor
  2. B
    4 vezes menor
  3. C
    igual
  4. D
    4 vezes maior
  5. E
    7 vezes maior
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Resolução comentada

Calor necessário para aquecer a água: 200 L de água têm massa de 200 kg = 2\times10^5\ \text{g}.

Q = m\,c\,\Delta T = 2\times10^5 \cdot 1{,}0 \cdot (45-10) = 7\times10^6\ \text{cal}

Em joules: Q = 7\times10^6 \cdot 4 = 2{,}8\times10^7\ \text{J}.

Na combustão direta, esse calor é obtido com 1,0 L de gasolina.

Pelo gerador: o resistor dissipa a potência

P = \frac{U^2}{R} = \frac{110^2}{11} = 1100\ \text{W}

Para fornecer 2{,}8\times10^7\ \text{J}, o tempo necessário é

\Delta t = \frac{Q}{P} = \frac{2{,}8\times10^7}{1100} \approx 2{,}5\times10^4\ \text{s} \approx 7\ \text{h}

(2{,}5\times10^4/3600 \approx 7{,}07 h.)

O gerador consome 1,0 L de gasolina por hora, então gasta cerca de 7 L.

Comparando: pela combustão direta gasta-se 1 L; pelo gerador, 7 L. Logo, o gerador consome 7 vezes mais gasolina.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa A engana quem inverte a comparação, achando que o gerador é mais eficiente; o consumo de 7 L contra 1 L mostra que ele gasta mais.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInverte a comparação: o gerador gasta mais, não menos, gasolina que a combustão direta.
  • BAlém de inverter a comparação, erra a conta do tempo (não chega a 4 h).
  • CIgnora que o gerador leva cerca de 7 h para fornecer a energia, consumindo 1 L por hora.
  • DErra a conversão cal–J ou o tempo; o tempo correto é cerca de 7 h, não 4 h.

Assuntos: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor, Potência elétrica e efeito Joule.

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Este texto também caiu em

Ver como caiu na prova Questão 58 no caderno V da FUVEST 2002

Fonte: FUVEST 2002 · 1º exame. Prova oficial ↗