Uma roda d’água converte, em eletricidade com uma eficiência de , a energia de litros de água por segundo caindo de uma altura de metros. A eletricidade gerada é utilizada para esquentar litros de água de a . O tempo aproximado que leva a água para esquentar até a temperatura desejada é:

calor específico da água $= 4,18 \ kJ/kg K$

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ITA IIIT 05/01/2022 21:15
Calor necessário para aquecer a água: \begin{matrix} Q = m\cdot c \cdot \Delta \theta &\Rightarrow& Q = 50 \cdot 4,18 \cdot (65-15) &\therefore&\fbox{$Q = 10450 \ \pu{kJ}$} \end{matrix}O calor necessário é o trabalho efetivo do sistema, isto é, $30\%$ da energia total que a roda converte. Dessa forma, a energia que deve ser produzida é: \begin{matrix} {{\dfrac{Q}{W_T}}} = 0,3 &\therefore& \fbox{$W_T = {{\dfrac{10450}{0,3}}} \ \pu{kJ} $} \end{matrix}Sabido que, toda energia potencial gravitacional irá se transformar no trabalho total $(W_T)$, podemos encontrar a quantidade de água necessária:\begin{matrix} Mgh = W_T &\Rightarrow&M \cdot 10 \cdot 5 ={{ \dfrac{10450}{0,3}}} \cdot 10^3 &\therefore& \fbox{$M = {{\dfrac{2090}{3}}} \cdot 10^3 \ \pu{L}$} \end{matrix}$\color{orangered}{Obs:}$ Não esqueça de converter $\pu{kJ}$ para $\pu{J}$. Com os dados do enunciado, junto aos nossos resultados, será possível encontrar o tempo aproximado que a água leva para esquentar: \begin{matrix} t_{(s)} ={{ \dfrac{1 \ \pu{s}}{200 \ \pu{L}}}} \cdot {{\dfrac{2090}{3}}} \cdot 10^3 \ \pu{L} &\Rightarrow& t_{(s)} = 3484,\overline{3} \ \pu{s} &\therefore&\fbox{$t_{(h)} \approx 1 \ \pu{h}$} \end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (C) \end{matrix}
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