Sobre o tema
Esta questão do ENEM aborda a aplicação de conceitos de termologia e energia solar em um sistema de aquecimento de água utilizando um refletor parabólico. O refletor concentra a radiação solar em um receptor, transferindo energia térmica para a água. Para resolver, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 m³ de água (1000 kg) de 20 °C a 100 °C, considerando o calor específico da água (4200 J/kg·°C). Em seguida, relaciona-se a potência fornecida pelo refletor (produto da irradiância solar pela área do refletor) com o tempo de aquecimento (1 hora). O comprimento linear do refletor é encontrado dividindo-se a potência necessária pelo produto da largura fixa (6 m) pela irradiância (800 W/m²). O resultado indica que o comprimento está entre 15 m e 21 m.
Tópicos relacionados
- Calorimetria e calor sensível
- Potência e energia térmica
- Radiação solar e coletores parabólicos
- Conversão de unidades (cal para J)
- Cálculo de área e comprimento
Enunciado
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 ºC-1 = 4.200 J kg-1 ºC-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
Alternativas
- 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.
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Perguntas frequentes
O que é calor sensível?
Calor sensível é a quantidade de calor transferida para um corpo que resulta em variação de sua temperatura, sem mudança de fase. Sua fórmula é Q = m c ΔT, onde m é a massa, c é o calor específico e ΔT a variação de temperatura.
Como funciona um coletor solar parabólico?
Um coletor solar parabólico concentra a radiação solar incidente sobre sua superfície refletora em um foco, onde está o receptor. A energia concentrada aquece um fluido que circula no receptor, sendo utilizado para aquecimento ou geração de energia.
Qual a relação entre potência e energia?
Potência é a taxa de transferência de energia por unidade de tempo, dada por P = E/t. Para aquecer a água, a energia necessária (Q) dividida pelo tempo disponível fornece a potência que o refletor deve fornecer.