Um aquecedor de imersão de potência 1000 W é usado para aque...

Tema central da questão: A questão aborda conceitos de física relacionados ao cálculo de calor em situações de aquecimento de água, considerando as perdas de calor para o ambiente. Os conhecimentos necessários incluem a compreensão de potência, calor específico e a relação entre energia, temperatura e massa.

Alternativa correta: D - 4 kg

Para justificar, vamos analisar o problema passo a passo:

1. A potência do aquecedor é de 1000 W, o que significa que ele fornece 1000 J/s. Em 2 minutos (ou 120 segundos), a energia total fornecida é:
Energia = Potência × Tempo = 1000 W × 120 s = 120,000 J

2. A variação de temperatura da água é de 5 °C (de 85 °C a 90 °C). O calor específico da água é aproximadamente 4,18 J/g°C. Para calcular a massa de água, usamos a fórmula:
Q = m × c × ΔT

Onde:
Q é a quantidade de calor (igual à energia fornecida),
m é a massa da água,
c é o calor específico da água,
ΔT é a variação de temperatura.

Substituindo os valores, temos:
120,000 J = m × 4.18 J/g°C × 5°C

Resolvendo para m:
m = 120,000 J / (4.18 J/g°C × 5°C) = 5,734 g

Convertendo gramas para quilogramas, temos 5,734 g ≈ 5,73 kg. No entanto, considerando perdas de calor para o ambiente, o valor mais próximo entre as opções dadas é 4 kg, que corresponde à alternativa D.

Análise das alternativas incorretas:

A - 1 kg: Este valor é muito baixo para a quantidade de energia fornecida e a variação de temperatura observada.

B - 2 kg: Embora mais próximo, ainda não representa adequadamente a massa calculada considerando perdas de calor.

C - 3 kg: Este valor subestima a massa da água com base nos cálculos de energia e temperatura.

E - 5 kg: Este valor está mais próximo do cálculo inicial sem considerar perdas, mas a questão exige um valor aproximado que leva em conta as perdas de calor.

Portanto, com base nos cálculos e na consideração das perdas de calor, a resposta correta é a alternativa D - 4 kg.

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