Física 3-136-138

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Capítulo 7134
ΔE = Q
P ∙ Δt = m ∙ L
1
 + m ∙ c ∙ Δθ
Sendo:
P = 40 W; m = 100 g; L
1
 = 80 
cal
g
 = 320 
J
g
;
c = 1,0 
cal
g · °C
 = 4,0 
J
g · °C
; Δθ = 10 ºC, vem:
40 ∙ Δt = 100 ∙ 320 + 100 ∙ 4,0 ∙ 10
Δt = 900 s
exercícios de Reforço
47. (IME-RJ) A chave S no circuito elétrico possui 
duas posições de contato, conforme mostra a 
figura abaixo.
8 Ω8 Ω
2 Ω 4 Ω
R
S
1 2
12 V 10 V
Para que a potência total dissipada no circuito 
seja a mesma estando a chave S na posição 1 ou 
na posição 2, o valor aproximado da resistência R 
em ohms, deve ser:
a) 15 d) 8,2
b) 3,4 e) 12,3
c) 5,6 
48. (Unirio-RJ) Um aquecedor elétrico de imersão é 
constituído por um resistor de 15 ohms e funcio-
na sob tensão de 120 volts. Esse aparelho é uti-
lizado para aquecer 900 g de água inicialmente 
a 20 °C. Considerando que todo o calor gerado é 
absorvido pela água e que o calor específico da 
44. Um chuveiro de potência elétrica 6 000 W forne-
ce uma vazão de água quente igual a 10 L/min. 
A água fria chegou ao chuveiro com uma tempe-
ratura de 12 °C. O calor específico da água é c = 
= 4,0 J/(g ∙ ºC). A temperatura da água quente 
na saída do chuveiro é, aproximadamente:
a) 9 °C c) 36 °C e) 54 °C
b) 21 °C d) 48 °C
46. No interior de uma grande pedra de gelo a 0 °C 
é colocado um resistor de resistência elétrica 
10 Ω que é percorrido por uma corrente elétrica de 
intensidade 10 A, durante 8,0 min. Num processo 
ideal, qual a massa de gelo que se funde? (Dados: 
calor latente de fusão do gelo: L
1
 = 80 
cal
g
; 
1,0 cal = 4,0 J.)
água seja 4,0 ∙ 103 J/kg ∙ ºC, então, em quantos 
minutos a água começará a ferver?
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
49. (Cesgranrio-RJ) Um estudante deseja aquecer 
1,2 litro de água contido em um recipiente ter-
micamente isolado e de capacidade térmica des-
prezível, com o auxílio de um resistor imerso na 
água e conectado diretamente a uma bateria de 
12 V e de resistência interna praticamente nula.
Quanto deve valer a resistência (R) desse resistor 
para que a temperatura da água seja elevada de 
20 °C para 32 °C em 42 minutos? (1 cal = 4,2 J; 
calor específico da água: 1 
cal
g · °C
.)
50. (Unesp-SP) A figura representa esquematicamen-
te o circuito interno de um chuveiro elétrico cujos 
valores nominais são: 220 V; 4 400 W/6 050 W. 
Os terminais A e C são ligados à tensão da rede 
e a chave K, quando ligada, coloca o trecho AB 
em curto.
A
K
B C
Il
U
St
r
A
ç
õ
ES
: 
ZA
Pt
45. Um bloco de gelo de massa 100 g encontra-se a 
0 °C. Queremos obter água a 10 °C mediante calor 
fornecido por um resistor de potência elétrica 
40 W. Num processo ideal, durante quanto tempo 
esse resistor deve ficar ligado? (Dados: calor 
específico da água: c = 1,0 
cal
g · °C
; calor latente 
de fusão do gelo: L
1
 = 80 
cal
g
; 1,0 cal = 4,0 J.)
Resolu•‹o:
A energia elétrica se converte em energia tér-
mica:
Energia e potência elétrica 135
a) Considerando o calor específico da água 
igual a 4,2 ∙ 103 J/kg ∙ ºC e desprezando a 
capacidade térmica 
do recipiente e do 
resistor, determine 
a potência elétrica 
P dissipada no resis-
tor.
b) Sabendo que ε = 
= 28 volts, determi-
ne a corrente I no 
circuito e a resistên-
cia R do resistor.
Pode-se afirmar que as resistências elétricas dos 
trechos AC e BC desse fio são, em ohms, respec-
tivamente de:
a) 19 e 15 d) 8,0 e 5,0
b) 13 e 11 e) 3,0 e 2,0
c) 11 e 8,0
51. (Vunesp-SP) Um resistor de resistência R, ligado 
em série com um gerador de fem ε e resistência 
interna desprezível, está imerso em 0,80 kg de 
água, contida num recipiente termicamente 
isolado. Quando a chave, mostrada na figura, é 
fechada, a temperatura da água sobe uniforme-
mente à razão de 2,0 °C por minuto.
6. O brilho das lâmpadas incandescentes 
Uma lâmpada incandescente tem brilho proporcional 
à sua potência. Maior potência, maior brilho. Se com-
pararmos as três lâmpadas da figura 9, a lâmpada de 
100 W brilha mais que a de 60 W; a lâmpada de menor 
brilho é a de 25 W.
A justificação é a seguinte: a potência da lâmpada e a 
energia luminosa irradiada são proporcionais. Portanto, 
quanto maior a potência, maior a quantidade de energia 
luminosa irradiada; consequentemente, maior o brilho 
da lâmpada.
Na maioria das cidades do Brasil usa-se uma tensão nominal de 120 V e, portanto, a 
lâmpada é fabricada para funcionar sob essa voltagem. Se uma lâmpada vem, de fábri-
ca, com uma tensão nominal de 120 V e uma potência nominal de 100 W, ela deve ser 
ligada na rede de 120 V para brilhar normalmente e dar a potência de 100 W.
A tensão na lâmpada “comanda” sua potência. 
Se a lâmpada anterior for ligada na rede de 110 V, vai brilhar menos, pois sua po-
tência cairá para 84 W.
Os valores da tensão e da potência nominal vêm carimbados no bulbo da lâmpada 
e devem ser observados quando se adquire o produto.
Se ligarmos uma lâmpada de 120 V–100 W numa rede elétrica de 220 V, sua potên-
cia se elevará para 336 W e a lâmpada “queimará”.
Nas lojas especializadas em materiais elétricos ou até mesmo em supermercados 
encontram-se lâmpadas de várias classes de tensão: 110 V; 120 V; 127 V e 220 V. 
Para cada classe de tensão existem as diversas potências: 25 W; 40 W; 60 W; 100 W; 
150 W, etc.
equacionando a potência da lâmpada incandescente 
Para equacionar a potência da lâmpada, devemos admitir que a sua resistência elé-
trica permanece constante, qualquer que seja a voltagem a que for submetida.
P = 
U2
r
 ⇒ r = 
U2
P
 (constante)
100 W 60 W 25 W
Figura 9. Três lâmpadas: 100 W, 60 W e 25 W.
ε
chave
água R
Il
U
St
r
A
ç
õ
ES
: 
ZA
Pt
Capítulo 7136
exercícios de aplicação
52. A tensão nominal de uma lâmpada é 220 V e sua 
potência nominal é 160 W. Devido a uma falha 
técnica, a tensão caiu para 165 V. Determine:
a) a nova potência;
b) os valores aproximados da intensidade de cor-
rente nominal e da nova corrente na lâmpada.
Resolução:
a) O procedimento é o mesmo do Exemplo 4.
U
1
 = 220 V; U
2
 = 165 V
P
1
 = 160 W; P
2
 = ?
R = 
U2
P
 (constante)
U2
1
P
1
 = 
U2
2
P
2
 ⇒ 
P
1
P
2
 = 
U
1
U
2
2
 ⇒
⇒ 160
P
2
 = 
220
165
2
 ⇒ 160
P
2
 = 
4
3
2 
⇒
⇒ P
2
 = 
3
4
2
 · 160 W ⇒ P
2
 = 90 W
b) Cálculo das intensidades de corrente:
1o.) Valores nominais
 P = i · U ⇒ i
1
 = 
P
1
U
1
 = 
160 W
220 V
 ⇒
 ⇒ i
1
 ≅ 0,72 A (valor nominal) 
2o.) i
2
 = 
P
2
U
2
 = 
90 W
165 V
 ⇒
 ⇒ i
2
 ≅ 0,55 A (nova corrente)
Para facilitar nossas contas e também nosso entendimento, vamos usar uma lâmpada de tensão nominal 220 V e potência 
100 W, ligando-a numa rede elétrica de 110 V. 
Façamos: 
U
1
 = 220 V ⇒ U
2
 = 110 V
P
1
 = 100 W ⇒ P
2
 = ? 
R = 
U2
P
 (constante)
U2
1
P
1
 = 
U2
2
P
2
 ⇒ 
U2
1
U2
2 
 = 
P
1
P
2
 ⇒ 
U
1
U
2 
2
 = 
P
1
P
2
 ⇒ 220
110
2
 = 
100
P
2
 ⇒
⇒ 
2
1
2
 = 
100
P
2
P
2
 = 100 W
4
 (ficou dividida por 4) ⇒ P
2
 = 25 W
Evidentemente o brilho da lâmpada se reduz demais, chegando mesmo a casos em que ela não acende.
exemplo 4
53. Uma lâmpada incandescente saiu de fábrica 
com os valores de tensão e potência nominal 
estampados em seu bulbo: 120 V e 80 W. Por um 
descuido, a lâmpada foi usada numa tensão de 
apenas 90 V. Pode-se afirmar que:
I. Seu brilho aumentou em relação ao que teria 
na rede de 120 V.
II. A nova potência elétrica passou para 45 W.
III. A resistência elétrica da lâmpada é 180 Ω.
IV. Ao ser ligada na rede de 120 V, a resistência 
elétrica fica maior do que na rede de 90 V.
Do que foi afirmado, está correto apenas o que 
se disse em:
a) I, II e III
b) I, III e IV
c) II e III
d) III e IV
e) II, III e IV
54. A resistência de uma lâmpada incandescente é 
55 Ω e ela suporta uma tensão máxima de 220 V. 
Determine:
a) a máxima intensidade de corrente e a máxima 
potência da lâmpada;
b) a nova intensidade de corrente e a nova 
potência quando ela for ligada em 110 V.