Question

A obtenção de energia por meio de células fotovoltaicas tem eficiência de 30% na conversão de luz solar em eletricidade. Um conjunto de células com 10 m2 foram instaladas em uma casa em uma região na qual a incidência solar tem intensidade de 700 W/m2 durante 2 horas ao dia. A energia convertida será utilizada para o aquecimento de 200 L de água com temperatura de 20 °C.



Dados:

Calor específico da água: 4 200 J/(kg ⋅ °C)

Densidade da água: 1 000 kg/m3

A temperatura, em graus Celsius, atingida por essa porção de água, após o tempo de exposição, será de

a) 18.
b) 26.
c) 38.
d) 60.
e) 80.
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Answer 1

A temperatura da água após o tempo de exposição será de 38 °C, alternativa C.

Calorimetria

A quantidade de calor pode ser calculada pela equação do calor sensível:

Q = m·c·ΔT

onde:

• m é a massa, em gramas;
• c é o calor específico, em cal/g·°C;
• ΔT é a variação da temperatura, em °C.

A energia fornecida pelas células voltaicas será de:

Q = 2 horas × 700 W/m² × 10 m² × 30/100

Q = 4200 W·h

Convertendo para Joule:

Q = 4200 · 3600 J

A massa de água é 200 litros, se a densidade é de 1000 kg/m³, sua massa será de 200 kg. Substituindo os valores:

4200 · 3600 = 200 · 4200 · (T - 20)

T - 20 = 4200·3600/200·4200

T - 20 = 18

T = 38 °C

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