Enunciado

Uma pessoa de 70 kg subiu a pé, em 3 horas, uma montanha de 1 000 m de altura. Durante a subida, essa pessoa consumiu O 2   a uma taxa de 2 l/min. Uma dieta típica, segundo a Tabela 11.1, libera 4,9 kcal por litro de O 2 . Dado g = 9,8   m / s ² , calcule:

a. o trabalho externo realizado por ela;

b. a potência média com que foi realizado esse trabalho;

c. a eficiência com que foi realizado o trabalho externo calculado no item a;

d. a quantidade de energia transformada em calor pelo corpo dessa pessoa;

e. o que essa pessoa precisa comer para recuperar a energia gasta pelo seu corpo

Passo 1

a) Para começar, vamos ver qual foi o trabalho externo realizado pela pessoa

Temos:

W = F . d

Mas F = m . g , então:

W = m . g . d

W = 70.9,8.1000

W = 686000   J

Esse é o trabalho externo realizado, beleza?

Agora vamos para os próximos itens

Passo 2

b) Humm beleza, aqui queremos a potência média

Sabemos que a pessoa subiu a montanha em 3   h o r a s = 10800   s e g u n d o s

Então, a potência vai ser:

P = W t

P = 686000 10800 = 63,51   W

Fechou?

Passo 3

c) Pra começar, vamos ver qual foi o consumo de energia usando análise dimensional:

E = 2 L   d e   O 2 m i n u t o . 60 m i n h . 3 h . 4,9 k c a l L   d e   O 2

Assim, temos:

E = 1764   k c a l

Então, a eficiência vai ser:

η = ∆ W ∆ E

η = 686000   J 1764   k c a l . 1   k c a l 4186   J . 100 % = 9,3 %

Passo 4

d) Da segunda lei da termodinâmica, temos:

∆ E i n t = ∆ Q - W

Mas temos ∆ E i n t = - 1764   k c a l e W = 686000 J = 164   k c a l , então:

∆ Q = - 1764 + 164

∆ Q = - 1600   k c a l

Passo 5

e) Para sabermos a quantidade de alimento que a pessoa vai ter que comer, vamos lembrar que o valor calórico de uma dieta típica é 5 k c a l g , então:

E t o t a l = 1764 5 = 352,8   g

E acabamossss!

Resposta

a )   W = 686000   J

b )   P = 63,51   W

c )   9,3 %

d ) ∆ Q = - 1600 k c a l

e )   352,8   g

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