(Enem 2017) O aproveitamento da luz solar como fonte de energia renovável tem aumentado significativamente nos últimos anos. Uma das aplicações é o aquecimento de água ($ \rho_\text{água} = 1 \ \text{kg/L} $) para uso residencial. Em um local, a intensidade da radiação solar efetivamente captada por um painel solar com área de 1 m² é de 0,03 kW/m². O valor do calor específico da água é igual 4,2 kJ/(kg °C) .
Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de água de 20 °C até 70 °C?
a) 490 s b) 2 800 s c) 6 300 s d) 7 000 s e) 9 800 s
Vamos calcular o fluxo de calor devido à variação de temperatura. Para tanto, utilizaremos a fórmula da quantidade de calor:
\begin{equation} Q = m c \Delta T \text{.} \end{equation}Uma vez que a densidade é a razão da massa pelo volume ($\rho=m/V$), temos:
\begin{equation} Q = \rho V c \Delta T \text{.} \end{equation}Agora podemos calcular a quantidade de calor trocada ao se aquecer 1 litro de água de 20 °C até 70 °C:
A placa possui área de 1 m2. Então, sua potência é
\begin{equation} \label{eq:4} \begin{split} P &= 1 \cdot 0,03 \\ &= 0,03 \ \textrm{kW} \\ &= 30 \ \textrm{W} \text{.} \end{split} \end{equation}Uma vez que, na troca de calor, a potência é a razão do fluxo de calor pelo intervalo de tempo,
\begin{equation} \label{eq:5} P = \frac{Q}{\Delta t} \ \Rightarrow \ \Delta t = \frac{Q}{P} \text{.} \end{equation}Finalmente, substituindo as Equações (3) e (4) na Equação (5),
\begin{equation} \begin{split} \Delta t &= \frac{210 \cdot 10^3}{30} \\ &= 7000 \ \textrm{s} \text{.} \end{split} \end{equation}Resposta: d.
O aproveitamento da luz solar como fonte de energia renovável tem aumentado significativamente nos últimos anos. Uma das aplicações é o aquecimento de água
Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de água de 20ºC até 70ºC?
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- 2800 s
- 6300 s
- 7000 s
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