Acende-se uma lampada de 100w que esta imersa num calorimetro transparente contendo 500g de água. Em 1 minuto e 40 segundos a temperatura sa água sobre 4,5ºC. Que porcentagem de energia eletrica fornecida pela lampada é convertida em luz? (considere o calor especifico da água 4,2/J e que a luz produzida não é absorvida pelo calorimetro)
Soluções para a tarefa
Potência (Pot) = Energia (E) / Tempo (t)
A lâmpada tem Pot = 100 W... em 1 minuto e 40 segundos (60 s + 40 s = 100 s), a quantidade de energia transferida é de :
Pot = E / t (Pot = 100 W e t = 1 min 40 segs → 100 segs) :
100 = E / 100
E = 100 * 100
E = 10000 Joules ⇒ Esta é toda energia que a lâmpada transferiu em 1:40 min !
Parte desta energia transforma-se em calor (que aquece a água) e parte transforma-se em energia luminosa (energia "útil")...
Calculando o calor transferido à água :
Q = m * c * ΔT, onde:
Q ⇒ Quantidade de calor;
m ⇒ Massa;
c ⇒ Calor específico;
ΔT ⇒ Variação de temperatura (T. final - T. inicial)
Sendo m = 500 g (não é necessário converter para essa fórmula), c = 1 cal/g * °C e ΔT = 4,5 °C, então :
Q = 500 * 1 * 4,5
Q = 2250 calorias...
Convertendo para Joules (multiplica-se por 4,2) :
Q = 2250 * 4,2
Q = 9450 Joules ⇒ Esta é a energia transferida para água em forma de calor !
Parte da energia total é transformada em calor para a água e parte é transformada em energia luminosa... logo :
E. total = Q + E. luminosa
Sendo E. total = 10000 J e Q = 9450 J :
10000 = 9450 + E. luminosa
E. luminosa = 10000 - 9450
E. luminosa = 550 Joules ⇒ Apenas esta quantidade de energia é efetivamente transformada em luz...
Para sabermos a porcentagem (η), dividimos a E. luminosa pela E. total :
η = 550 J / 10000 J
n = 0,055
η = 5,5% ⇒ Esta é a porcentagem de energia total transferida transformada em E. luminosa