Question

A constante solar, quantidade de energia solar que chega à Terra por unidade de tempo e área, acima
da superfície da atmosfera e para um elemento de área perpendicular à direção dos raios solares, é de
1,36 kW/m2
. A energia solar que atinge o solo é atenuada pela atmosfera e pelos ângulos de elevação do
Sol não perpendiculares à superfície. Por isso, a energia solar que atinge a superfície da Terra depende da
latitude e da época do ano. Por exemplo, na região norte do Paraná, no mês de junho, a irradiação diária
média é de cerca de 3,37 kWh/(m2
·dia) e, no mês de dezembro, é de aproximadamente 4,90 kWh/(m2
·dia).
Se a intensidade de radiação solar efetivamente captada por uma placa solar com área de 1 m2
for igual a
0,14 kW/m2 no mês de junho e 0,26 kW/m2 no mês dezembro, assinale a alternativa que apresenta, correta
e respectivamente, a variação de temperatura de 10 litros de água, aquecida durante uma hora por essa
placa, em junho e em dezembro. Dados: densidade: ρagua = 1 kg/L e calor específico: cagua = 4,2 kJ/(kg ◦C)
a) 08◦C e 32 ◦C
b) 10 ◦C e 42 ◦C
c) 12 ◦C e 22 ◦C
d) 14 ◦C e 26 ◦C
e) 33 ◦C e 49 ◦C

Answer 1

Olá, @milenarodrigueskkj

Resolução:

Potência e energia

                                 $\boxed{P=\dfrac{E}{t}}$   $\boxed{E=m.c.\Delta T}$

Onde:

P=Potência ⇒ [W]

E=Energia ⇒ [J]

t=tempo ⇒ [s]

m=massa ⇒ [kg]

c=calor específico da água ⇒ [kJ/Kg]

ΔT=variação de temperatura ⇒ [°C]

Dados:

A₁=A₂=1m²

Φ₁=0,14 kW/m²

Φ₁=0,26 kW/m²

t=1h = 3600 s

c=4,2 kJ/kg

V=10 L

ρ=1 kg/L

ΔT₁=?

ΔT₂=?

Para o cálculo da potência irradia,

                                 $\phi=\dfrac{P}{A}=\dfrac{W}{m^{2}}\to\ P=\phi.A$  (I)

Para o cálculo da massa de água,

                                  $\rho=\dfrac{m}{V}=\dfrac{kg}{L}\to\ m=\rho.V$ (ll)

Para o cálculo da potência,

                                  $P=\dfrac{E}{t}=\dfrac{J}{s}\to \ E=P.t$  (lll)

_________________________________________________

A variação de temperatura da massa de água para os meses de junho e dezembro:

No mês de junho:

                                  $E=m.c.\Delta T$

Substituindo (l), (ll) e (lll) na fórmula da energia, fica,

                                $\phi_1.A.t=\rho.V.c.\Delta T_1$

Isolando ⇒ (ΔT₁),  

                                 $\Delta T_1=\dfrac{\phi_1.A.t}{\rho.V.c}\\\\\\\Delta T_1=\dfrac{(0,14)_X(1)_X(3600)}{(1)_X(10)_X(4,2)}\\\\\\\Delta T_1=\dfrac{504}{42}\\\\\\\boxed{\Delta T_1=12\ ^{\circ} C}$

_______________________________________________

No mês de dezembro:

                                  $\Delta T_2=\dfrac{\phi_2.A.t}{\rho.V.c}\\\\\\\Delta T_2=\dfrac{(0,26)_X(1)_X(3600)}{42}\\\\\\\Delta T_2=\dfrac{936}{42}\\\\\\\boxed{\Delta T_2\cong22\ ^{\circ}C}$

Alternativa c)

Bons estudos! =)