Um experimento, realizado na altitude do mar, busca determinar a potência elétrica dissipada por um condutor; para isso ligase esse condutor aos polos de uma fonte de tensão de 100 V. Colocando-o dentro de um recipiente com 0,5 kg de água inicialmente a 20° C, o condutor libera calor, por conta do efeito joule, e a água começa a esquentar atingindo o ponto de ebulição após 8 minutos. Dado o calor específico da água igual a 4 J/g° C, desconsiderando-se as trocas de calor com o ambiente externo, a potência dissipada pelo condutor é de, aproximadamente:
- A)200 W
Errada, porque 200 W subestima a energia transferida para aquecer a água até a ebulição.
- B)333 W
Certa, pois Q = m.c.ΔT = 160000 J e, em 480 s, a potência fica P ≈ 333 W.
- C)450 W
Errada, porque 450 W exigiria uma energia maior do que a calculada para esse aquecimento.
- D)533 W
Errada, pois 533 W também está acima do valor obtido pela divisão do calor pelo tempo.
Gabarito: B
A ideia aqui é usar a relação entre calor e potência. Quando o condutor dissipa energia por efeito Joule, essa energia vira calor e aquece a água. Como o enunciado diz que não há perdas para o ambiente, toda a energia elétrica fornecida ao condutor foi para a água, então basta calcular o calor absorvido e dividir pelo tempo. A água tem massa de 0,5 kg, isto é, 500 g. Ela vai de 20 °C até 100 °C, então a variação de temperatura é de 80 °C. Usando Q = m.c.ΔT, temos Q = 500 x 4 x 80 = 160000 J. Agora entra a potência, que é energia por unidade de tempo: P = Q/t. Como 8 minutos correspondem a 480 s, fica P = 160000/480 ≈ 333 W. Então o condutor dissipa aproximadamente 333 W, que é exatamente a alternativa B. É a clássica conta de calorimetria com efeito Joule: primeiro acha o calor, depois transforma em potência. Sem drama, só fórmula bem usada.