PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 45 da UNICAMP 2018

1ª fase · Física: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor

Um conjunto de placas de aquecimento solar eleva a temperatura da água de um reservatório de 500 litros de 20\text{ }^\circ\text{C} para 47\text{ }^\circ\text{C} em algumas horas. Se no lugar das placas solares fosse usada uma resistência elétrica, quanta energia elétrica seria consumida para produzir o mesmo aquecimento? Adote 1{,}0\text{ kg/litro} para a densidade e 4{,}0\text{ kJ/(kg}\cdot^\circ\text{C)} para o calor específico da água. Além disso, use 1\text{ kWh} = 10^3\text{ W} \times 3.600\text{ s} = 3{,}6 \times 10^6\text{ J}.

  1. A
    15 kWh.
  2. B
    26 kWh.
  3. C
    40.000 kWh.
  4. D
    54.000 kWh.
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Resolução comentada

A energia necessária para aquecer a água é o calor sensível, Q = m\,c\,\Delta T. Uma resistência elétrica convertendo toda a energia em calor teria de fornecer essa mesma quantidade, então o consumo elétrico é igual a Q.

  1. Massa da água: com densidade de 1{,}0\ \text{kg/litro}, os 500 litros têm m = 500\ \text{kg}.
  2. Variação de temperatura: \Delta T = 47 - 20 = 27\ ^\circ\text{C}.
  3. Calor necessário:
    Q = 500 \times 4{,}0 \times 27 = 54.000\ \text{kJ} = 5{,}4\times 10^7\ \text{J}
  4. Conversão para kWh, usando 1\ \text{kWh} = 3{,}6\times 10^6\ \text{J}:
    E = \frac{5{,}4\times 10^7}{3{,}6\times 10^6} = 15\ \text{kWh}

O valor de 54.000 aparece em kJ, não em kWh. É preciso converter a unidade antes de comparar com as alternativas.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa D engana: 54.000 é o resultado em kJ, e quem esquece de converter para kWh marca essa opção.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BNão corresponde a nenhuma conta correta; parece vir de erro na conversão de unidades ou nos valores de massa e temperatura.
  • CNão corresponde ao cálculo; é um valor sem relação com a conversão correta de kJ para kWh.
  • DDeixa o resultado em kJ (54.000 kJ) e o interpreta como kWh, sem converter a unidade.

Assunto: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.

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Fonte: Comvest/Vestibular Unicamp 2018. Prova oficial ↗