Física II ⇒ Calorimetria e resistência elétrica Tópico resolvido

[Ana1212]

Um sistema de esterilização de material cirúrgico utiliza um subsistema de produção de vapor d'água. O vapor é obtido a partir do calor fornecido à água líquida, gerado por uma resistência elétrica. A ddp usada pelo equipamento é de 120 V, e sua resistência elétrica é de 2,40 . Supondo, inicialmente, que a água líquida encontra-se a 100 oC, calcule quanto tempo é necessário para que este sistema de vaporização produza um quilograma de vapor à temperatura de 100 oC. Suponha que todo o calor produzido pela resistência elétrica é absorvido pela água. Dado: calor latente de vaporização da água L =
2250 kJ/kg, onde 1 kJ = 103 J.
A) 375 s
B) 325 s
C) 275 s
D) 225 s
E) 175 s

GABARITO: A

[MateusQqMD]

O calor necessário para evaporar [tex3]1[/tex3]

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[tex3]1[/tex3]

kg de água é

[tex3]\text{Q} = \text{m L} \,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,\, \text{Q} = 1 \, \text{kg} \cdot 2250 \frac{ \text{kJ} }{\text{kg}} [/tex3]

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[tex3]\text{Q} = \text{m L} \,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,\, \text{Q} = 1 \, \text{kg} \cdot 2250 \frac{ \text{kJ} }{\text{kg}} [/tex3]

[tex3]\therefore \,\,\,\, \boxed{⠀\text{Q} = 2250 \, \text{kJ}⠀}[/tex3]

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[tex3]\therefore \,\,\,\, \boxed{⠀\text{Q} = 2250 \, \text{kJ}⠀}[/tex3]

Já a potência dissipada pelo resistor é dada por:

[tex3]\text{Pot} = \frac{\text{U}^2}{\text{R}}[/tex3]

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[tex3]\text{Pot} = \frac{\text{U}^2}{\text{R}}[/tex3]

Substituindo [tex3]\text{U} = 120 \, \text{V}[/tex3]

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[tex3]\text{U} = 120 \, \text{V}[/tex3]

e [tex3]\text{R} = 2,40 \, \ohm, \,[/tex3]

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[tex3]\text{R} = 2,40 \, \ohm, \,[/tex3]

vem:

[tex3]\text{Pot} = \frac{(120)^2}{2,40} \,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,\, \boxed{⠀\text{Pot} = 6 \, \text{kW}⠀}[/tex3]

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[tex3]\text{Pot} = \frac{(120)^2}{2,40} \,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,\, \boxed{⠀\text{Pot} = 6 \, \text{kW}⠀}[/tex3]

Então,

[tex3]\Delta \text{t} = \frac{1}{6} \, \, \frac{\text{s}}{\text{kJ}} \, \cdot \, 2250 \, \text{kJ} \,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,\, \boxed{⠀\Delta \text{t} = 375 \, \text{s}⠀}[/tex3]

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[tex3]\Delta \text{t} = \frac{1}{6} \, \, \frac{\text{s}}{\text{kJ}} \, \cdot \, 2250 \, \text{kJ} \,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,\, \boxed{⠀\Delta \text{t} = 375 \, \text{s}⠀}[/tex3]