Um aquecedor elétrico de imersão ligado a uma fonte de tensão contínua de 110 V demora 6 minutos para levar até fervura meio litro de água, partindo da temperatura ambiente de
. A intensidade da corrente elétrica é de 5 A . Qual é a eficiência do aquecedor, ou seja,
quanto de energia a ele fornecida é usada para esquentar a água? (calor específico da água
- densidade da água -
).
quanto de energia a ele fornecida é usada para esquentar a água? (calor específico da água
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um aquecedor elétrico que usa energia para aquecer água. A gente vai precisar entender conceitos de energia elétrica e calorífica para descobrir quanta dessa energia fornecida realmente foi usada para esquentar a água. Vou te guiar passo a passo para calcular a eficiência desse aquecedor.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia elétrica fornecida ao aquecedor. A energia elétrica
é dada pela fórmula:
onde:
-
(tensão) -
(intensidade da corrente) -
é o tempo em segundos.
Mas o tempo está dado em minutos, então vamos converter:
Agora, calculando:
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia necessária para aquecer a água até a fervura. Usamos a fórmula do calor específico:
onde:
-
é a massa da água -
(calor específico da água) -
é a variação de temperatura.
Primeiro, vamos encontrar a massa da água. Sabemos que a densidade da água é
e temos meio litro, que é igual a 500 cm³:
A temperatura aumenta de
até
(ponto de fervura):
Agora, calculando:
Passo 4
Por fim, vamos calcular a eficiência do aquecedor. A eficiência
é a razão entre a energia usada para aquecer a água e a energia total fornecida ao aquecedor:
Substituindo os valores:
Resposta
A eficiência do aquecedor é aproximadamente 80,81%.