Responde Aí

Enunciado

Em qualquer aquecedor solar, a radiação do Sol é absorvida pela água que circula em tubos em um coletor situado no telhado. A radiação solar penetra no coletor através de uma cobertura transparente e aquele a água dos tubos; em seguida, a água é bombeada para um tanque de armazenamento. Suponha que a eficiência global do sistema é de 20 % (ou seja, 80 % da energia solar incidente é perdida). Que área de coleta é necessária para aumentar a temperatura de 200 L de água no tanque de 20 ° C para 40 ° C em 1 h se a intensidade da luz solar incidente é 700 W / m 2 .

Passo 1

Show de bola pessoal, primeiro vamos descobrir quanto de energia é necessário para elevar essa quantidade de água de 20 ° C para 40 ° C .

Da fórmula do calor sensível temos que:

Q = m c Δ T

Se vamos usar o coeficiente de calor sensível da água c á g u a = 1   cal/g°C , precisamos da massa em gramas. Sabendo que a densidade da água é 1 g/c m 3 , então a massa de 200 L é dada por:

1   L = 10 3   cm 3

200   L = 200 × 10 3   c m 3

200   L = 2 × 10 5 c m 3

Sendo assim:

m = d à g u a V

m = 1   g c m 3 2 × 10 5 c m 3

m = 2 × 10 5 g

Agora podemos calcular o calor:

Q = 2 × 10 5 × 1 × 40 - 20

Q = 40 × 10 5

Q = 4 × 10 6   cal

Como temos a taxa de luz incidente por área em W a t t s j o u l e s s e g u n d o , é importante passarmos esse calor para Joules agora, para não haver confusão depois.

1   cal = 4,18   J

Q = 4,18 × 4 × 10 6

Q = 16,72 × 10 6 J

Aqui vai uma dica para TODAS as questões de física: se você não sabe por onde começar, depois de extrair todas as informações que o problema te dá, vai lá e dá uma olhada nas unidades, elas podem te indicar o caminho. E sempre, seeeempre busca colocar as quantidades envolvidas nas unidades do Sistema Internacional, isso vai facilitar muito a vida de vocês =)

Bora voltar pra questão?

Passo 2

O próximo passo é determinar qual a potência necessária para aquecer esse tanto de água em 1   hora . Bom, potência nós já sabemos que é a taxa de energia por unidade de tempo:

P o t = E t

Como a nossa energia é na forma de calor sensível, a fórmula fica:

P o t = Q t

E a potência necessária é dada por (o tempo tem de ser dado em segundos!):

P o t = 16,72.10 6   J 3600   s

P o t = 4644,44   W

Passo 3

Sabendo da potência, agora podemos finalmente calcular a área necessária. Mas tomem cuidado, pois não é toda energia incidente que é convertida em calor. Apenas 20 % dela é utilizada para aquecer a água.

Então, na verdade o que temos não é 700 W / m 2 , e sim apenas 20 % disso. Ou seja: 700.0,2 = 140 W / m 2 útil de potência da luz incidente.

Agora é só dividir o valor da potência necessária para aquecer a água pela potência útil fornecida pelo sistema de aquecimento para determinar quantos metros quadrados de placas será necessário:

A = 4644,44   W 140   W/ m 2 = 33,17   m 2

Assim serão necessários 33,17   m 2 de área de placas.

Bons estudos pessoal! Próxima!

Resposta

33,17 m 2

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Uma esfera com 0,500m de raio, cuja emissividade é 0,850 , e
Resfriamento de bebidas por evaporação. Uma bebida pode ser
A temperatura de operação do filamento de tungstênio de uma
Você descobre que o forno de micro-ondas não está funcionand
Um novato só pode entrar para o semi-secreto clube “ 300F ””