Para preparar um sopa instantânea, uma pessoa aquece em um forno micro-ondas 500 g de água em uma tigela de vidro de 300 g. A temperatura inicial da tigela e da água era de 6 °C. Com o forno de micro-ondas funcionando a uma potência de 800 W, a tigela e a água atingiram a temperatura de 40 °C em 2,5 min. Considere que os calores específicos do vidro e da sopa são, respectivamente, 0,2 cal/g °C e 1,0 cal/g °C , e que 1 cal = 4,2 J. 

Que percentual aproximado da potência usada pelo micro-ondas é efetivamente convertido em calor para o aquecimento? 

A) 11,8% 

B) 45,0% 

C) 57,1% 

D) 66,7% 

E) 78,4%

Solução

A Potência é calculada como

Em que Δt é o tempo e a energia, essa energia é a energia total recebida pelo conjunto sopa-vidro. Uma vez que a energia recebida foi convertida em calor, temos: 

Em que Q é dado por

em que m é a massa, c o calor específico e ΔT a variação de temperatura. Portanto,

Naturalmente, a potência convertida em calor durante o processo que levou 2,5 min, ou 150 s, pode ser calculada: 

Se o microondas forneceu um total de 800 W, o percentual de potência convertida em calor é 

Onde μ_ef é a eficiência, dessa forma

Alternativa D