Um estudante comprou uma cafeteira elétrica de 700 W de potência e com capacidade de 0,5 L de água (500 g). Enquanto o café estava em preparação na capacidade máxima da cafeteira, ele marcou que demorou 3 minutos para a cafeteira ferver toda a água (100 °C) a partir da temperatura ambiente de 20 °C. Em seguida, para avaliar a eficiência da cafeteira, ele calculou esse tempo desprezando quaisquer perdas energéticas. É necessária 1 cal (4,2 J) para elevar em 1 °C a temperatura de 1 grama de água.

Qual a eficiência energética calculada pelo estudante?

  • a

    100% 

  • b

    75% 

  • c

    60% 

  • d

    7,5% 

  • e

    5,1%

A quantidade de calor necessária para aquecer a água da cafeteira pode ser obtida pela equação fundamental da calorimetria:

começar estilo tamanho matemático 14px reto Q igual a reto m vezes reto c vezes Δθ fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px reto Q igual a parêntese esquerdo 500 vezes 1 vezes 80 parêntese direito vezes 4 vírgula 2 igual a 168000 espaço reto J fim do estilo

O aquecimento ocorre em 3 min (180 s), assim a potência útil é dada por:

começar estilo tamanho matemático 14px reto P com útil subscrito igual a numerador reto Q sobre denominador reto delta maiúsculo reto t fim da fração fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px reto P com útil subscrito igual a 168000 sobre 180 aproximadamente igual 933 vírgula 3 espaço reto W fim do estilo

Esse valor é incompatível com a potência elétrica total da cafeteira que é igual a 700 W.