No anúncio promocional de um ferro de passar roupas avapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que toma mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é 1 440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empregada na transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro para essa finalidade é, em watts. Adote:
• Temperatura inicial da água: 25 °C
• Temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100 °C
• Temperatura do vapor de água obtido: 100 °C
• Calor específico da água: 1 cal/[g: °C)
• Calor latente de vaporização da água: 540 cal/g
• 1 cal = 4,2 J.

Passo 1

Vamos resolver um exercício sobre energia e potência envolvendo um ferro de passar roupas a vapor. A questão fala sobre como o ferro consome energia para transformar a água líquida em vapor. Para resolver, vamos precisar entender conceitos de calor específico, calor latente de vaporização e a relação entre energia e potência.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a energia necessária para aquecer a água de 25 °C até 100 °C. Usamos a fórmula do calor sensível:
Q1 = m times c times De
Onde:
  • $ m = 20 , g $ (massa da água)
  • $ c = 1 , \frac{cal}{g \cdot °C} $ (calor específico da água)
  • $ \Delta T = 100 , °C - 25 , °C = 75 , °C $
Calculando:
m = 20 , g

Passo 3

Agora, vamos calcular a energia necessária para transformar essa água aquecida em vapor. Para isso, usamos o calor latente de vaporização:
Q2 = m times L
Onde:
  • $ m = 20 , g $
  • $ L = 540 , \frac{cal}{g} $ (calor latente de vaporização da água)
Calculando:
m = 20 , g

Passo 4

A energia total consumida por minuto para aquecer e vaporizar a água é a soma de $ Q_1 $ e $ Q_2 $:
Q1

Passo 5

Vamos converter essa energia de calorias para joules, já que a potência que queremos calcular está em watts (1 cal = 4,2 J):
Qtotal = 12300 times 4,2 = 51660 , J

Passo 6

Para encontrar a potência dissipada pelo ferro nessa transformação, usamos a relação entre energia e tempo:
P = Qt
Onde:
  • $ Q = 51660 , J $
  • $ t = 60 , s $ (1 minuto)
Calculando:
Q = 51660 , J

Resposta

A potência dissipada pelo ferro para transformar a água líquida em vapor é de 861 W.

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