Question

(UFSC 2018) Questão 25
Cheirinho de café recém-feito no início da manhã. Coisa boa, não é? É
difícil alguém que não goste. Tem quem goste de café expresso, café
coado no pano, café solúvel e até de cafeteira elétrica. Não importa a
maneira de fazê-lo, o aroma é ótimo. Especialistas dizem que a
temperatura ideal da água para o preparo do café é de 90,0 ºC.
Uma forma de fazê-lo é na cafeteira elétrica, representada no esquema
ao lado. Adiciona-se 1,0 L de água fria (20,0 ºC) em um recipiente. A
água passa por uma base metálica em contato com um resistor elétrico
ôhmico, onde ela é aquecida e conduzida para o filtro de papel. O
mesmo resistor serve, também, para manter o café aquecido dentro do
recipiente enquanto estiver em contato com a base metálica.
Sabendo que a cafeteira em questão tem uma potência de 660 W e que está ligada à rede elétrica
residencial de 220 V, é correto afirmar que:
01. o aquecimento da água é consequência do efeito Joule que ocorre no resistor e uma maneira
de aumentar o efeito Joule é aumentar o valor da resistência elétrica do resistor.
02. a resistência da cafeteira vale aproximadamente 73,33 Ω e uma corrente de 3,0 A a percorre.
04. uma forma de aumentar o valor da resistência do resistor é aumentar o seu comprimento ou
aumentar a área da sua secção transversal.
08. para aquecer a quantidade de 1,0 L de água de maneira ideal, foram fornecidas 70,0 kcal na
forma de calor sensível.
16. o fenômeno que explica o deslocamento da água fria, que passa pela base metálica aquecida
até o filtro de papel sem nenhum tipo de bomba, é a convecção, em que a água fria, menos
densa, desce e a água quente, mais densa, sobe.
32. o tempo necessário para elevar a temperatura da água até 90 ºC é maior do que 7 min.
64. o café é mantido aquecido dentro do recipiente somente pelo processo de transferência de
calor, proveniente da base metálica aquecida, denominado convecção.


As certas são: 04, 08 e 64, não entendi o motivo.

Answer 1

Resposta: 04, 08 e 64

Explicação:

Para tornar mais simples eu vou explicar todas as alternativas uma por uma:

1) Na alternativa aparece que para aumentar o Efeito joule, é necessário aumentar a resistência elétrica do resistor, entretanto para aumentar a resistência elétrica de um resistor seria necessário utilizar outro material que tenha resistividade térmica maior, não se pode simplesmente aumentar a resistência de um resistor sem trocar o material ou fazer uma associação de resistores em série. Portanto a alternativa é falsa.

2) Para calcular a resistência, podemos utilizar a fórmula  $P = \frac{U^{2} }{R}$ , substituindo os valores da potência (660W)e da DDP (220V) na fórmula temos, $660 = \frac{220^{2} }{R}$ e depois da realização dos cálculos, tem-se R = 73,33 Ω. Para achar a intensidade da corrente, deve utilizar a fórmula P = i . U, e substituindo os valores novamente encontramos i = 3 A. Portanto a alternativa é verdadeira.

4) Sabendo que a segunda lei de OHM se da por: $R = p . \frac{l}{A}$, tendo por R a resistência, p é a constante (rô), l é a o comprimento e A é a área. Analisando a  fórmula, pode-se perceber que R é proporcional a l, mas inversamente proporcional a A (Dá pra perceber se olhar para a fórmula, como l está no denominador enquanto R está isolado, quer dizer que são proporcionais, mas como A está no numerador, é inversamente proporcional). Portanto, se aumentar a secção transversal (Área) a resistência diminui.

8) Utilizando a fórmula do calor sensível, tem-se Q = m . c . Δθ , Sendo:

Q — quantidade de calor; (Quero descobrir)

m — massa da substância; (1L = 1Kg)

c — calor específico da substância; (O da água é 1 (Padrão))

Δθ — Variação de temperatura. (20- Está fria inicialmente e quer chegar em 90)

Portanto, ao substituir na fórmula os valores da questão temos, Q = 1 . 1. 90-20 = 70kcal, sendo assim, é verdadeiro

16) O único problema dessa questão é o final - "água fria, menos densa, desce e a água quente, mais densa, sobe." A água fria é mais densa e a água quente é mais densa e se apresenta invertido, portanto é falsa.

32) Sabendo que $i = \frac{Q}{t}$ e eu já calculei os valores de i e de Q anteriormente, eles podem ser substituídos e se conclui que t = 23,33 aproximadamente. Portanto a alternativa está errada.

64) O café é mantido aquecido pelo processo de transferência de calor chamado de convecção, a alternativa está correta e é completamente teórica já que temos como a definição de convecção ''Convecção é um processo de transmissão de calor que ocorre pela movimentação interna de um fluido, como o ar ou água. A convecção surge quando há um gradiente de temperatura em um fluido''

Espero ter ajudado !!! Vlw flw !!!