Problema:
Um estudante comprou uma cafeteira elétrica de 700 W de potência e com capacidade de 0,5 L de água (500 g). Enquanto o café estava em preparação na capacidade máxima da cafeteira, ele marcou que demorou 3 minutos para a cafeteira ferver toda a água (100 °C) a partir da temperatura ambiente de 20 °C. Em seguida, para avaliar a eficiência da cafeteira, ele calculou esse tempo desprezando quaisquer perdas energéticas. É necessária 1 cal (4,2 J) para elevar em 1 °C a temperatura de 1 grama de água.
Qual a eficiência energética calculada pelo estudante?
(A) 100%
(B) 75%
(C) 60%
(D) 7,5%
(E) 5,1%
Resolução:
1. Calcular a energia necessária para aquecer a água (energia útil):
A energia térmica necessária \( Q \) para aquecer a água é dada por:
\[ Q = m \times c \times \Delta T \]
Onde:
- \( m = 500 \, \text{g} \) (massa da água)
- \( c = 4,2 \, \text{J/g}^\circ\text{C} \) (calor específico da água)
- \( \Delta T = T_f - T_i = 100^\circ\text{C} - 20^\circ\text{C} = 80^\circ\text{C} \) (variação de temperatura)
Cálculo:
\[ Q = 500 \times 4,2 \times 80 = 168\,000 \, \text{J} \]
2. Calcular a energia fornecida pela cafeteira (energia total):
A energia elétrica fornecida (\( E \)) é:
\[ E = P \times t \]
Onde:
- \( P = 700 \, \text{W} \) (potência da cafeteira)
- \( t = 3 \, \text{min} \times 60 \, \text{s/min} = 180 \, \text{s} \) (tempo em segundos)
Cálculo:
\[ E = 700 \times 180 = 126\,000 \, \text{J} \]
3. Calcular a eficiência energética (\( \eta \)):
A eficiência é dada pela razão entre a energia útil e a energia total, multiplicada por 100%:
\[ \eta = \frac{Q}{E} \times 100\% \]
Substituindo os valores:
\[ \eta = \frac{168\,000}{126\,000} \times 100\% = 133,3\% \]
Conclusão:
A eficiência calculada foi de 133,3%, o que é impossível, pois indica que a energia utilizada é maior que a fornecida.
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Comentários
Joaquim Alves
12 de Novembro de 2024, 09:35 AMCara, achei que tinha errado umas que, no fim, acertei! Obrigado por postarem rápido!
Mariana Ribeiro
12 de Novembro de 2024, 10:50 AMNossa, tava mega ansiosa pra saber como fui...
Carlos Silva
22 de Janeiro de 2025, 12:40 PMPensei que tava indo mal, mas agora tenho certeza! haha'
Julia Mendes
12 de Novembro de 2024, 11:45 AMBom, pelo menos já sei que minha vaga tá garantida... no Enem do ano que vem 😂 Valeu pelo gabarito, só rindo pra não chorar!