a) 2,5 b) 5,0 c) 10,0 d) 15,0 e) 20,0
Conceitos envolvidos
Antes de resolver esse exercício vamos lembrar alguns conceitos importantes.
Quantidade de calor: A quantidade de calor trocado (cedida ou recebida) por um corpo é proporcional a sua massa, do material de que é constituído o corpo e da variação de temperatura que o corpo sofre. Esta quantidade de calor é dada pela equação abaixo:
Q = m.c.∆T
As transformações de energia aparecem muito nos grandes vestibulares e, por este motivo, o é muito importante conhecer bem o Efeito Joule e saber resolver exercícios relacionados a este fenômeno físico.
Efeito Joule: Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica.
No vídeo abaixo temos uma aula com experimento para o efeito joule:
Resolução da questão
Agora que já relembramos alguns conceitos, vamos para a resolução da questão.
A variação de temperatura da água é dada por
Q = m.c.∆θ
A quantidade de calor (Q) é a energia fornecida pelo chuveiro. Potência é energia por tempo, ou seja:
P = m.c.∆ θ /∆t
m/∆t é a vazão em massa (Zm), logo:
P = Zm.c.∆θ
Estamos considerando que toda energia elétrica será transformada em energia térmica. Sabemos que a potência elétrica total do chuveiro é:
Pt = U2/R
Podemos dizer então:
Zm.c.∆θ = U2/R
A vazão de massa (Zm), o calor específico (c) e a tensão elétrica são constantes então vamos isola-los na equação:
∆θ. R = U2/ Zm. c = constante
Assim alternando entre as posições “verão” e “inverno” temos a mesma relação, resistência vezes variação de temperatura.
∆θ1. R1 = ∆θ2. R2
5. 22 = ∆θ2 . 11
5. 22 / 11 = ∆θ2
5. 2 = ∆θ2
10° C = ∆θ2
Alternativa C.