O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável de energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser captada por aquecedores solares, armazenada e convertida posterior – mente em trabalho útil. Considere determinada região cuja insolação – potência solar incidente na superfície da Terra – seja de 800 watts/m2. Uma usina termossolar utiliza concentradores solares parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de extensão. Nesses coletores solares parabólicos, a luz refletida pela superfície parabólica espelhada é focalizada em um receptor em forma de cano e aquece o óleo contido em seu interior a 400°C. O calor desse óleo é transferido para a água, vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um gerador de energia elétrica.
Considerando que a distância entre a borda inferior e a borda superior da superfície refletora tenha 6 m de largura e que focaliza no receptor os 800 watts/m2 de radiação provenientes do Sol, e que o calor específico da água é 1 cal g-1 °C -1 = 4.200 J kg-1 °C -1, então o comprimento linear do refletor parabólico necessário para elevar a temperatura de 1 m3 (equivalente a 1 t) de água de 20 °C para 100 °C, em uma hora, estará entre
A) 15 m e 21 m.
B) 22 m e 30 m.
C) 105 m e 125 m.
D) 680 m e 710 m.
E) 6.700 m e 7.150 m.
Gabarito: A
Comentário do item
Amigos o item trata de mais um problema sobre calorimetria em especial se tratando de quantidade de calor sensível. Não esqueça que quando ocorre uma variação de temperatura (AQUECIMENTO), nós podemos encontrar a quantidade de calor necessária para que isso aconteça por meio da seguinte fórmula.
\( Q = 1000.4200.(100-20) \)
\( Q = 1000.4200.(80) \)
\( Q = 336.10^6 J \)
Lembre-se que usamos as unidades das grandezas no sistema internacional, por isso então a massa de 1 tonelada foi transformada para 1000 Kg. Encontramos então a quantidade de calor necessária para o aquecimento para água o próximo passo é você encontrar a potência térmica para necessária para esse aquecimento no intervalo de tempo mencionado no texto que hora de uma hora (3600 segundos).
Agora querido candidato é só correr para o abraço, por que o receptor tem uma potência de 800 w/m\(^2\), então podemos finalizar com uma regra de três simples para encontrar o comprimento do refletor, mas antes preciso de uma ajuda em matemática. lembre que para calcular a área você precisa nesse caso do comprimento e da largura que na situação o que queremos é juntamente esse comprimento. Então fica assim (Área = comprimento . largura), como o texto fornece a largura podemos escrever assim (Área = 6 . comprimento). Agora sim!
9,3 . 10\(^4\) → 6 . comprimento
Efetuando a regra de três temos que:
Comprimento = \( \frac{9,3 . 10^4}{800 . 6} = 19 m \)
Perceba que esse valor é aproximado e está no intervalo de 15m – 21m Por tanto, o gabarito é a letra (A)
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