(1,0) 1 -
Considere um aquecedor constituído por um circuito contendo um resistor de 1,0 Ω ligado a um gerador ideal de força eletromotriz (fem) ajustável. Deseja-se utilizar o efeito Joule para vaporizar, em 30 minutos,2,0 dos 5,0 litros de água contidos em um recipiente isolado termicamente e à temperatura de 10º C. Supondo que não existam perdas para o meio, para o recipiente e para o próprio circuito, qual é, aproximadamente, a fem necessária para que o objetivo seja cumprido?(Considere: calor específico da água 4,0 kJ / kgºC; calor latente de vaporização da água 2230 kJ/kg; densidade da água 1kg/1)
Vamos direto ao cálculo (passos curtos):
Dados:
Energia total necessária: [ E = m c \Delta T + m L =2\cdot(4{,}0\times10^{3})\cdot90 + 2\cdot(2{,}23\times10^{6}) ] [ E = 720000 + 4{,}46\times10^{6} = 5{,}18\times10^{6}\ \text{J} ]
Potência média: [ P=\frac{E}{t}=\frac{5{,}18\times10^{6}}{1800}\approx 2878\ \text{W} ]
Tensão necessária no resistor ((P=V^2/R)): [ V=\sqrt{P,R}=\sqrt{2878\cdot1}\approx 53{,}7\ \text{V} ]
A alternativa mais próxima é (c) 59 V.
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