Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas,…

Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se o aquecimento em $10^{\circ}\text{C}$ de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno operou à potência máxima. O forno mais eficiente foi aquele que

GABARITO: C

A eficiência (ou rendimento) de um equipamento térmico, como o forno de micro-ondas, é definida pela razão entre a energia útil aproveitada pelo sistema (neste caso, o calor $Q$ transferido para a amostra) e a energia total consumida pelo aparelho em um determinado intervalo de tempo $\Delta t$. Matematicamente, para aparelhos que operam a uma potência constante, o rendimento $\eta$ pode ser expresso em termos de potência útil ($P_u$) e potência total fornecida pela rede elétrica ($P_t$):$\eta = \frac{P_u}{P_t} = \frac{Q / \Delta t}{P_t}$ No teste descrito, todos os fornos operam em potência máxima. O forno mais eficiente é aquele que consegue transferir a maior quantidade de calor para a amostra no menor intervalo de tempo possível, maximizando a potência útil $P_u$ em relação à potência total consumida.

• Alternativa A: Incorreta. O aluno foca apenas na quantidade de energia $Q$ sem considerar o tempo. Por exemplo: o aluno supõe que se o forno forneceu $1000 \text{ J}$ ele é eficiente, mesmo que tenha levado $100 \text{ s}$ ($P_u = 10 \text{ W}$), enquanto outro forneceu $900 \text{ J}$ em $10 \text{ s}$ ($P_u = 90 \text{ W}$).
• Alternativa B: Incorreta. O aluno inverte a relação de proporcionalidade da potência. Por exemplo: o aluno acredita que eficiência é proporcional ao tempo gasto, calculando $\eta \propto \Delta t$, o que levaria a concluir que um forno que demora $200 \text{ s}$ para realizar o mesmo trabalho que um de $100 \text{ s}$ seria superior.
• Alternativa C: Correta. A eficiência está ligada à capacidade de realizar o maior trabalho (transferência de calor) no menor tempo possível, o que caracteriza a maior potência útil de saída.
• Alternativa D: Incorreta. O aluno confunde propriedades da amostra com a eficiência do aparelho. Por exemplo: o aluno acredita que a eficiência é maior quando a transferência é "lenta" para substâncias com baixo calor específico, operando com $P_u = Q / \Delta t$ reduzida, o que é o oposto do conceito de alto rendimento.
• Alternativa E: Incorreta. O aluno confunde eficiência com economia absoluta de energia, ignorando que a amostra precisa atingir a temperatura desejada. Por exemplo: ele escolhe o forno que fornece $100 \text{ J}$ em $10 \text{ s}$ ($10 \text{ W}$) em vez de um que forneceria os $1000 \text{ J}$ necessários em $20 \text{ s}$ ($50 \text{ W}$).