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Uma chaleira de alumínio de massa 0,560 kg está cheia com 1,00 litro de água a temperatura de 20,0 °C e está sendo aquecida em um fogão sobre uma chama que libera 800 W de energia. Considere que não exista perda de energia para o meio ambiente, ou seja, que toda a energia da chama seja transferida à chaleira. Dados: c(água) = 4190 J/(kg.K); c(Al) = 910 J/(kg.K); L_v (H₂O) = 2,26x10⁶ J/kg.
Quanto tempo a água estará para secar completamente?
a) 1,77 h
b) 780 s
c) 5,0 min
d) 1,22 h
e) 2,22 h
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Exercícios Para o Aprendizado

há 22 horas

Respostas

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há 22 horas

Vamos resolver passo a passo. Dados: - Massa da chaleira (Al): m_Al = 0,560 kg - Massa da água: m_água = 1,00 litro = 1,00 kg (densidade da água = 1 kg/L) - Temperatura inicial: T_i = 20,0 °C - Potência da chama: P = 800 W = 800 J/s - Calor específico da água: c_água = 4190 J/(kg·K) - Calor específico do alumínio: c_Al = 910 J/(kg·K) - Calor latente de vaporização da água: L_v = 2,26 × 10^6 J/kg - Temperatura de ebulição da água: T_eb = 100 °C --- Passo 1: Calcular a energia para aquecer a chaleira e a água de 20 °C até 100 °C Energia para aquecer o alumínio: Q_Al = m_Al × c_Al × ΔT = 0,560 × 910 × (100 - 20) = 0,560 × 910 × 80 = 40.768 J Energia para aquecer a água: Q_água = m_água × c_água × ΔT = 1,00 × 4190 × 80 = 335.200 J Energia total para aquecer: Q_total_aquecer = Q_Al + Q_água = 40.768 + 335.200 = 375.968 J --- Passo 2: Calcular a energia para evaporar toda a água Q_evaporar = m_água × L_v = 1,00 × 2,26 × 10^6 = 2.260.000 J --- Passo 3: Energia total necessária Q_total = Q_total_aquecer + Q_evaporar = 375.968 + 2.260.000 = 2.635.968 J --- Passo 4: Calcular o tempo necessário Potência P = energia / tempo → tempo = energia / potência t = Q_total / P = 2.635.968 J / 800 J/s = 3.294,96 s --- Passo 5: Converter para horas t = 3.294,96 s ÷ 3600 s/h ≈ 0,915 h ≈ 55 minutos --- Análise das alternativas: - a) 1,77 h → 106 minutos (maior que o calculado) - b) 780 s → 13 minutos (menor que o calculado) - c) 5,0 min → muito menor - d) 1,22 h → 73 minutos (mais próximo, mas ainda maior) - e) 2,22 h → 133 minutos (maior) Nenhuma alternativa bate exatamente com o cálculo, mas a mais próxima é a alternativa d) 1,22 h. --- Resposta correta: d) 1,22 h

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