Question

Um aquecedor elétrico usa um resistor de 20 ligado a uma diferença de potencial de 100v para aquecer a água.

a- calcule a potência consumida pelo aquecedor quando ligado:

b- um banho que use 20 litros de água está dentro dos limites recomendados para evitar o desperdicio. Se uma pessoa usa esta quantdade de água a 40°C para seu banho, e se a temperatura da água antes de ser aquecida é de 20°C, durante quanto tempo o aquecedor deverá ficar ligado? Considere 1cal: 4,2 J.


c- Num país como Brasil, a superfície da terra recebe cerca de 500 w/m² de radiação solar por aproximadamente 10 horas diárias. Usando placas captadoras de radiação solar com uma área total de 2m², quantos litros de água poderiam ser aquecidos de 20°C a 40°C diariamente, usando apenas energia solar? Suponha que as placas tenha 100%

Answer 1

a)Pela fórmula temos:
P=V²/R
P=100²/20
P=500W

b)A densidade da água é aproximadamente 1 g/ml, assim 20L=20000 mL= 20000g, Usando a fórmula de quantidade de calor:
Q=mcT
Q=20000*1*(40-20)
Q=400000cal
Q=40000cal*4,2
Q=1,68*10^6 J
Como esse calor será utilizado no aquecimento da água podemos substituí-lo na fórmula de energia, assim: 
E=P*t
Q=P*t
1,68*10^6=500*t
t=3360s

c)Primeiro calculamos a energia total armazenada nesse tempo através da fórmula:
E=P*t*A
E=500*(10*60*60)*2
E=3,6*10^7J
Essa energia será convertida em calor para aquecer a água, assim:
Q=E=3,6*10^7/4,2
Q=8,57*10^6 cal
Q=mcT
8,57*10^6=m*1*(40-20)
m=4,29*10^6 g
Como a densidade da água é 1 g/mL, o volume será de 4,29*10^6mL, ou 4,29*10^3 L, assim:
V=4290L