Em um reservatório isolado contendo água (massa de 100 kg), um batedor de potência de 500 W atua durante duas horas. Desprezando perdas de energia e assumindo o valor de 3600 J/kg.oC para o calor específico a volume constante da água, a variação de temperatura da água será de:
- A)5 K;
Errada, porque 5 K subestima pela metade a energia realmente fornecida ao sistema.
- B)10 K;
Correta, pois a energia do batedor gera um aumento de temperatura de 10 K na água.
- C)15 K;
Errada, porque 15 K exigiria mais energia do que os 3,6 MJ disponibilizados.
- D)20 K;
Errada, porque 20 K dobraria indevidamente o efeito térmico calculado.
- E)25 K.
Errada, porque 25 K é incompatível com a relação Q = m c ΔT dada no enunciado.
Gabarito: B
Quando o enunciado fala em reservatório isolado, a ideia é simples: não entra nem sai calor. Então, toda a energia fornecida pelo batedor vira aumento de energia interna da água. Em termos de Termodinâmica, isso é um caso clássico de trabalho mecânico sendo convertido em aquecimento do fluido. A conta começa pela energia do batedor: potência vezes tempo. Como a potência é 500 W e o tempo é 2 horas, você transforma 2 horas em segundos: 7200 s. Assim, a energia transferida é 500 x 7200 = 3,6 x 10^6 J. Essa energia vai toda para a água, já que o sistema é isolado e o enunciado manda desprezar perdas. Depois, aplica-se a relação Q = m c ΔT. Aqui, a massa é 100 kg e o calor específico informado é 3600 J/kg.C. Então, ΔT = 3,6 x 10^6 / (100 x 3600) = 10. Ou seja, a água aquece 10 K, e isso também equivale a 10 C de variação de temperatura. O gabarito B está correto porque a energia do trabalho do batedor foi inteiramente convertida em aumento de temperatura. Em problemas desse tipo, a banca gosta de testar se você sabe ligar potência, tempo e calor específico sem se perder nas unidades.