Question

Um coletor de energia solar para aquecimento de água consiste de uma caixa com parede de vidro e fundo pintado de preto,que funciona como uma estufa.A luz solar penetra pela parede transparente de vidro e a energia é absorvida pelo fundo negro, aquecendo-o.Essa energia é então transferida para a água,que passa dentro do coletor através de canos dispostos em vai-e-vem, aquecendo-a.Considere um sistema semelhante a esse no qual a água de um reservatório de 450L, termicamente isolado, inicialmente a 19°C circula continuamente através desse dispositivo e atinge 39°C após 8 horas de exposição solar. Desprezando as perdas de energia para o ambiente, qual é a potência média desse coletor de energia solar?
Dados:calor específico da água = 4,0•10³j/kg°C e a densidade da água = 1,0kg/L

Answer 1

Resposta:

Sendo o sistema termicamente isolado, não há troca de energia com o meio, todo calor será utilizado para aquecer a água.

O tanque de 450L possui uma massa calculada pela expressão da densidade:

u = m / V ⇒ 1 = m / 450 ⇒ m = 450 [kg]

A variação de temperatura será de: 39ºC - 19ºC = 20 ºC

Dessa maneira podemos, calcular a quantidade de calor necessária pela expressão de calor sensível:

Q = m.c.ΔT

Q = 450.4000.20

Q = 36000 [kJ]

A Potência média é uma quantidade de energia utilizada em um determinado tempo:

P = ΔE / Δt

8 horas = 480 minutos = 28800 segundos

P = 36.000.000 / 28800

P = 1,25 [kW]