Física, perguntado por bibikha2005p7o0ej, 11 meses atrás

As reservas de combustíveis fósseis chinesas, em especial de carvão, são bastante generosas Com efeito, mais da metade do carvão produzido no mundo tem origem na China. Esse fato proporciona aos chineses uma posição bastante confortável no quesito geração de energia. Por outro lado, esse é um dos motivos que faz da China um dos países que mais contribuem para o aumento da poluição no planeta. Se eles ligam? Talvez não. Seu enorme poder militar e econômico lhes permite não ceder à crescente pressão da comunidade internacional. Mas os chineses não são um dos povos mais antigos da humanidade à toa. Mesmo sendo uma nação poderosa e independente, a China já se deu conta de que a sobrevivência da nossa espécie como um todo depende das ações que são tomadas sobre o meio em que vivemos. Tanto é assim que a China é, atualmente, o maior produtor de células fotovoltaicas do mundo, contando com cerca de 400 indústrias especializadas. Cada célula fotovoltaica é um sofi sticado gerador de energia elétrica de baixa potência. O excedente energético proporcionado pelos períodos de intensa luminosidade solar recarrega conjuntos de baterias para os períodos nublados, chuvosos ou à noite. A foto seguinte mostra alguns painéis de células fotovoltaicas de uma usina de energia solar chinesa.
Agora, responda às questões seguintes:

a) Considerando que o rendimento de uma determinada célula fotovoltaica seja de 15%, qual deve ser a potência solar incidente, em watts, em uma célula, para que a potência elétrica seja de 1,5 W?

b) Suponha que uma célula fotovoltaica seja exposta num deserto onde a potência solar incidente seja, num certo instamte, de 200 W/m². Calcule o valor da área dessa célula, em metros quadrados, para que seja possível gerar a potência elétrica referida no item anterior. Note que, se que a potência solar média num certo local é 200 W/m2, então cada 1 m2 de painel fotovoltaico recebe 200 W de energia luminosa.

c) A hidrelétrica de Itaipu, uma das maiores do mundo, gera uma potência elétrica de 14 GW (1 GW 109 W). Utilizando as células fotovoltaicas trabalhadas nos itens anteriores, qual seria a área aproximada de painéis fotovoltaicos, em metros quadrados, que gerariam uma potência elétrica igual à de Itaipu?

d) Considere que uma residência familiar tenha um consumo de energia elétrica mensal de 360 kWh. Calcule a potência média dessa residência, em watts. (Considere 1 mês 30 dias e 1 dia 24 horas.)

e) Calcule a área aproximada de painéis solares, de modo a suprir totalmente as necessidades energéticas dessa residência. Utilize como base, novamente, a célula fotovoltaica trabalhada nos itens anteriores, que gera 1,5 W de energia elétrica e cuja área foi calculada por você no item b.

f) Suponha que o custo do quilowatt-hora seja de R$ 0,50. Qualé o valor da conta mensal de energia, em reais, da residência referida no item d, cujo consumo elétrico mensal é de 360 kWh?

g) Considere que a residência do item d não disponha de espaço suficiente para instalar um painel fotovoltaico com a área que você calculou no item e. Ela teria somente 10 m² disponíveis. Nesse caso, qual seria a economia na conta de luz, em reais, com a utilização desse painel? Lembre-se que a energia elétrica consumida mensalmente por uma residência, em kWh, pode ser calculada multiplicando-se a potência elétrica média dessa residência, em kW, pela quantidade de horas de um mês, ou seja, 24 h X 30 dias.

Soluções para a tarefa

Respondido por gustavoif

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A) precisamos multiplicar a potencia solar por 15%, encontrando o valor de potencia eletrica no valor de 1,5W, entao temos:

X*0,15 = 1,5

X= 1,5/0,15 = 10W

A potencia solar incidente deve ser de 10W.

B) Para esse item fazemos uma regra de tres com os 10W encontrados

200 W - 1 m²

10 W - X

X = 10/200 = 0,05m²

O valor da area dessa celula sera de 0,05m²

C) Novamente precisamos fazer uma regra de tres comparando a placa com a inicidencia solar do deserto e a potencia eletrica gerada na usina de Itaipu.

200W solar, 15% = 30W eletricidade por metro quadrado de placa fotovoltaica

30W ------ 1 m²

14x10⁹W - X

X = (14x10⁹)/30

X = 466x10⁶m²

Portanto seriam necessarias uma area de 466 milhoes de metros quadrados para gerar uma potencia eletrica igual a usina de Itaipu

d) Dado o consumo eletrico mensal, temos que a potencia media dessa residencia e:

Temos que calcular quantas horas ha num mes: 720 horas (24*30)

360kWh/720 = 360000/2720 = 500W

Temos que a potencia media em watts dessa residencia e de 500W.

e)Precisamos de quanto de potencia luminosa?

X*15% = 500W

X=3333,33W de potencia solar

Fazendo uma regra de tres:

200W - 1 m²

3333,33 - X

X = 3333,33/200= 16,67 m²

Portanto serao necessarios 16,67m² de paineis solares para suprir totalmente as necessidades energeticas dessa residencia.

f) Para saber o valor da conta nessa caso, multiplicamos o valor do quilowatt-hora pela quantidade de quilowatts-horas

X = 360*0,5 = 180 reais

Portanto o valor da conta mensal de energia, sera de 180 reais.

g) Primeiramente, devemos descobrir quanto de energia se produz com 10m² de paineis fotovoltaicos.

1 m² - 200W solares

10 m² - X

X = 2000W solares*15% = 300W eletricos

Os 10m² de placa produzirao a energia de 300W eletricos.

Sabendo que num mes ha 720 horas, a producao em kilowatt-hora sera de

300W*720 = 216kWh.

Sendo que a casa consome 360, subtraimos 216 que sera fornecido pelas placas fotovoltaicas e teremos uma economia de:

216*0,50 = 108 reais

Teremos uma economia de 108 reais por mes na conta de luz com a utilizacao de 10 m² de placas solares.

Respondido por lauraaparecida77

Resposta:

Explicação:

) precisamos multiplicar a potencia solar por 15%, encontrando o valor de potencia eletrica no valor de 1,5W, entao temos: