45. Uma fonte de tensão de 100 V e eficiência de 80% alimenta uma chaleira elétrica de resistência 16 Ω. Se a chaleira contém 240 g de água inicial...

Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação que relaciona a potência elétrica com a tensão e a resistência elétrica: P = V²/R Onde: P = potência elétrica V = tensão elétrica R = resistência elétrica Sabemos que a eficiência da chaleira é de 80%, ou seja, 20% da energia recebida é absorvida pelo ambiente. Portanto, a potência elétrica que efetivamente é utilizada pela chaleira é: P = 0,8 * V²/R A energia necessária para ferver a água é dada por: E = m * c * ΔT Onde: m = massa da água c = calor específico da água ΔT = variação de temperatura Substituindo os valores, temos: E = 240 g * 1 cal/g.℃ * (100 ℃ - 20 ℃) = 19200 cal Sabemos que 1 cal = 4,186 J, portanto: E = 19200 cal * 4,186 J/cal = 80491,2 J A potência elétrica efetiva é: P = 0,8 * 100²/16 = 500 W O tempo necessário para fornecer a energia necessária é dado por: t = E/P Substituindo os valores, temos: t = 80491,2 J / 500 W = 160,98 s No entanto, 20% da energia é absorvida pelo ambiente, portanto, a energia efetivamente fornecida é: E_efetiva = E / 0,8 = 24000 cal * 4,186 J/cal / 0,8 = 100982,4 J E a potência elétrica efetiva é: P_efetiva = E_efetiva / t = 100982,4 J / 160,98 s = 626,7 W Agora, podemos calcular o tempo necessário para ferver a água com a potência elétrica efetiva: P_efetiva = 626,7 W E = 19200 cal * 4,186 J/cal = 80491,2 J t = E / P_efetiva = 80491,2 J / 626,7 W = 128,5 s Portanto, a alternativa correta é a letra A) 220 s.