2) Uma resistência de imersão de 4Ω foi ligada a uma fonte de tensão de 110 V. Determine o tempo necessário para que ela aqueça
80 kg de água de 20 °C para 70 °C.
(Use: calor especifico da água = 1 cal/g °C; 1 cal = 4,2 J).
Alguém pode me ajudar?
Soluções para a tarefa
Considerando que toda energia fornecida pela fonte seja dissipada pela resistência na forma de calor e, também, que todo calor seja absorvido pela massa de água, teremos:
Lembrando que a energia (E) se relaciona com a potencia (P) e o tempo (Δt) de utilização dessa potencia por:
Energia da Fonte de Tensão
Vamos então começar determinando a potência da fonte de tensão.
A potencia elétrica é dada por:
A corrente elétrica que passa pela resistência de 4Ω pode ser calculada utilizando-se a relação dada pela 1ª lei de Ohm:
Agora, calculando-se a potencia dissipada na resistência de 4Ω:
Assim, a energia disponibilizada pela fonte de tensão é:
Energia Absorvida pela Massa de Água
A energia absorvida pela água na forma de calor é igual ao calor sensível necessário para elevar a temperatura de 80kg de água de 20°C a 70°C.
A quantidade (Q) de calor sensível é dada por:
Note que os dados disponíveis tem unidades de medida misturadas, assim, para facilitar os cálculos, vamos utilizar gramas (g) para medida de massa e calorias (cal) para energia. Posteriormente podemos converter para o S.I.
Vamos agora converter a energia de calorias para Joules (J), unidade de energia no S.I:
Voltando a equação de energias: