Um aquecedor elétrico foi utilizado durante 20 minutos e 31 segundos para esquentar 4 litros de água, inicialmente com a temperatura de 23,4 , até . Determine:
a) A potência do aquecedor elétrico em Watts. ( 1,0 )
TABELA DE
DENSIDADE DE METAIS
b) Considerando o erro sistemático de uma caixa de alumínio de 562 g de massa sendo aquecida juntamente com a água, determine o tempo adicional necessário para que o sistema entre em equilibrio térmico na mesma temperatura de C.
DADOS:
Calor específico da água .
Calor específico do alumínio .
Fonte de consulta:
(valones dos P pontos do gráfico explicitados no rasanrhos
Passo 1
Resumo do Enunciado:
Temos um aquecedor elétrico que foi usado por 20 minutos e 31 segundos para aquecer 4 litros de água, inicialmente a 23,4 °C, até 75 °C. Precisamos determinar:
a) A potência do aquecedor em Watts.
b) O tempo adicional necessário para aquecer também uma caixa de alumínio de 562 g, garantindo que todo o sistema atinja 75 °C.
Conteúdo da Matéria:
Vamos utilizar conceitos de calorimetria, especificamente a fórmula do calor , onde:
é a quantidade de calor (em Joules),
é a massa (em gramas),
é o calor específico (em J/g°C),
é a variação de temperatura (em °C).
Além disso, usaremos a definição de potência , onde é o tempo (em segundos).
Passo 2
Calculando a Potência do Aquecedor (Parte a):
Massa da Água:
4 litros de água correspondem a 4000 g (considerando a densidade da água como 1 g/mL).
Variação de Temperatura ( De):
cágua = 1,00,cal/g°C = 4,1868,J/g°C
Calor Específico da Água:
Q = m cdot c cdot Deá
Quantidade de Calor Necessária ():
Passo 3
Calculando a Potência ( P = Qt = 8,64 times 10^5,J1231,s approx 702,W ):
Tempo de Funcionamento em Segundos:
20 minutos e 31 segundos = .
Fórmula da Potência:
Passo 4
Calculando o Tempo Adicional para Aquecer a Caixa de Alumínio (Parte b):
Massa da Caixa de Alumínio: cAl = 0,22,cal/g°C = 0,22 times 4,1868,J/g°C approx 0,92,J/g°C .
Calor Específico do Alumínio:
QAl = m cdot c cdot De
Quantidade de Calor para o Alumínio:
Passo 5
Calculando o Tempo Adicional ( De):
Resposta
a) A potência do aquecedor elétrico é aproximadamente .
b) O tempo adicional necessário para aquecer a caixa de alumínio é aproximadamente .