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Questão FC278388

A independência energética de uma nação depende, em grande medida, da capacidade de o país utilizar adequadamente processos de conversão de um tipo de energia, que ele possui em qu

Termologia

CEBRASPE (CESPE) · 2023

A independência energética de uma nação depende, em grande medida, da capacidade de o país utilizar adequadamente processos de conversão de um tipo de energia, que ele possui em quantidade, em outro tipo, que ele necessita para consumo. A transformação entre tipos de energia é essencial para se atingir esse fim. Como exemplo, a energia elétrica é transformada em luz e calor pelo fato de filamentos e resistências serem capazes de aumentar a temperatura dos elétrons de forma muito elevada, a ponto de liberarem fótons. Quando a corrente elétrica atravessa um condutor, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica, fenômeno denominado efeito joule. Nesse caso, a quantidade de calor \(Q\) pode ser determinada pela equação \(Q \, = \, i^2 R \Delta t,\) em que \(i\) é a corrente (constante), \(R\) é a resistência e \(\Delta t\) é o intervalo de tempo durante o qual a corrente \(i\) passa pelo resistor.

 

Tendo como referência o texto precedente, julgue o item a seguir.

 

Considere que uma corrente constante de 2 A tenha sido aplicada em um fio cilíndrico, de comprimento 20 cm e área de seção reta 0,25 cm2, feito de cobre, com resistividade 1,72 × 10−8 \(\Omega\).m, densidade 8,96 g/cm³ e calor específico 0,094 cal∙g−1∙ºC−1. Nesse caso, se o fio estivesse, inicialmente, a 22 ºC, então levaria menos de uma hora para ele atingir 80 ºC.

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Gabarito

Errado

Comentário do professor

A afirmação é ERRADA porque o aquecimento calculado dá um tempo muito maior que uma hora.

Calcule a resistência: \(R=\dfrac{\rho L}{A}=\dfrac{1{,}72\times10^{-8}\times0{,}20}{0{,}25\times10^{-4}} \approx 1{,}38\times10^{-4}\ \Omega.\)

Calcule a massa: volume = \(0{,}25\ \text{cm}^2\times20\ \text{cm}=5\ \text{cm}^3\); \(m=8{,}96\times5=44{,}8\ \text{g}.\)

Energia necessária: \(Q=mc\Delta T=44{,}8\times0{,}094\times58\approx244{,}25\ \text{cal}\approx1{,}02\times10^{3}\ \text{J}.\)

Potência dissipada: \(P=i^2R=2^2\times1{,}38\times10^{-4}\approx5{,}50\times10^{-4}\ \text{W}.\)

Tempo: \(\Delta t=Q/P\approx1{,}02\times10^{3}/5{,}50\times10^{-4}\approx1{,}86\times10^{6}\ \text{s}\approx516\ \text{h}\ (\sim21{,}5\ \text{dias}).

Logo, levaria muito mais que uma hora (ainda mais se incluirmos perdas), portanto a assertiva é incorreta.

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