Exercício Resolvido: Eletrodinâmica

Para resolver essa questão, assista uma aula sobre Eletrodinâmica.

1. (UERJ 2008) O circuito abaixo é utilizado para derreter 200 g de gelo contido em um recipiente e obter água aquecida.

No momento em que a chave C é ligada, a temperatura do gelo é igual a 0 ºC. Estime o tempo mínimo necessário para que a água no recipiente A atinja a temperatura de 20 0C.

GABARITO: 

1. Sabemos que potência é energia dividida por tempo e sabemos que energia e quantidade de calor são a mesma coisa. Logo, podemos escrever:

P*t = Q

O nosso objetivo é encontrar a potência e a quantidade de calor desse sistema para, assim, encontrarmos o tempo necessário pra transformar todo o gelo em água.

Encontremos primeiro a quantidade de calor necessária:

L = 80 cal/g

Calor latente pra transformar o gelo em água:

Q=m L = 80 x 200 = 16000cal

Calor específico para aquecer a água até 20°:

Q=m c ΔT = 200 x 1 x 20 = 4000cal

Somando a quantidade de calor total:

Q = 16000 + 4000 = 20000cal = 84000J

 Atenção: essa mudança de escala é sempre dada na primeira página da folha da UERJ.

Agora vamos encontrar a potência do resistor. Para acharmos a potência, temos que achar a corrente que passa pelo resistor. Como os resistores estão em série, a corrente é a mesma pra todos os resistores e é definida a partir da lei de Ohm.

V = Ri

Sendo R a soma das resistências, pois os resistores estão em série, temos:

100 = (5 + 5 + 8 + 2) x i

i= 5A

Sabemos que P = Ri²

P = 8×5² = 200W

 Agora já temos tudo o que precisávamos:

Pxt = Q

200xt = 84000

t= 420 s ou 7 min


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