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 g de água.
Qual a eficiência energética calculada pelo estudante?
- 100%
- 75%
- 60%
- 7,5%
- 5,1%
Resolução:
Esta questão foi anulada oficialmente porque, ao aplicar corretamente os conceitos físicos envolvidos, chega-se a um resultado fisicamente impossível.
A energia necessária para aquecer a água pode ser calculada por \( Q = m c \Delta T \).
\( Q = 500 \cdot 1 \cdot 80 \)
\( Q = 40\,000\,\text{cal} \)
Convertendo para joules:
\( Q = 40\,000 \cdot 4{,}2 = 168\,000\,\text{J} \)
Já a energia elétrica fornecida pela cafeteira é dada por \( E = P \cdot t \).
\( E = 700 \cdot 180 = 126\,000\,\text{J} \)
Isso levaria a uma eficiência:
\( \eta = \frac{168\,000}{126\,000} \approx 1{,}33 \)
Ou seja, uma eficiência de aproximadamente \( 133\% \), valor que não é fisicamente possível, nem mesmo em situações ideais.
Como nenhuma alternativa corresponde a um resultado coerente com a Física, a banca corretamente optou por anular a questão.
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