Em uma escola pública do semiárido brasileiro, foi instalado um sistema de aquecimento solar para reduzir o…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma escola pública do semiárido brasileiro, foi instalado um sistema de aquecimento solar para reduzir o consumo de energia elétrica. Em determinado horário, a irradiância solar incidente sobre a superfície do coletor era de 1 000 W/m². O coletor, com área de 2 m², apresentava eficiência de 70%, isto é, convertia em calor útil para a água 70% da potência solar que recebia. Considerando os dados do texto, qual é a potência útil transferida para a água pelo coletor nesse horário? Escolha uma das opções a seguir: 1 400 W; 2 000 W; 700 W; 2 857 W; 600 W.
- A) 1 400 W
- B) 600 W
- C) 2 857 W
- D) 2 000 W
- E) 700 W
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A irradiância solar é 1 000 W/m², a área do coletor é 2 m² e a eficiência é 70% (0,70). Passo 2: Calcule a potência solar que incide sobre o coletor, multiplicando irradiância pela área: 1 000 W/m² x 2 m² = 2 000 W. Passo 3: Aplique a eficiência para obter a potência útil transferida à água: 0,70 x 2 000 W = 1 400 W. Passo 4: Conclusão. A potência útil é 1 400 W, alternativa A, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: B (600 W) corresponde à parcela de 30% perdida, não à útil; C (2 857 W) resulta de dividir 2 000 por 0,70, operação que não tem sentido físico aqui; D (2 000 W) é a potência solar incidente total, sem considerar a eficiência; E (700 W) aplica 70% à irradiância sem multiplicar pela área do coletor.
💡 Dica: Calcule a potência útil multiplicando a eficiência pela potência recebida e pela área do coletor.
Alternativa por alternativa
A potência solar recebida pelo coletor é dada pelo produto entre a irradiância e a área: 1 000 W/m² × 2 m² = 2 000 W. Como a eficiência é de 70%, a potência útil corresponde a 0,70 × 2 000 W = 1 400 W.
O aluno calculou 30% de 2 000 W, que é a fração perdida, e tomou essa parcela como se fosse a potência útil. Confundiu a perda térmica com a energia aproveitada pela água.
O aluno dividiu a potência incidente pela eficiência (2 000 / 0,70 ≈ 2 857 W), quando deveria multiplicar. Aplicou a operação inversa, achando que a eficiência aumentaria a potência.
O aluno calculou corretamente a potência solar incidente (2 000 W), mas esqueceu de aplicar a eficiência de 70%. Respondeu com a potência recebida, e não com a potência útil.
Por que engana: Confundir eficiencia com potencia total, calculando sem multiplicar pela eficiencia ou area.
O aluno aplicou os 70% sobre a irradiância de 1 000 W/m² e obteve 700 W, esquecendo de multiplicar pela área de 2 m². O resultado não tem unidade de potência correta.
Raio-X da questão
potência em aquecimento solar
avaliacao
potencia e eficiencia energetica · calculo de area e potencia
Revisar o cálculo de potência e eficiência em sistemas de aquecimento.
Confundir eficiencia com potencia total, calculando sem multiplicar pela eficiencia ou area.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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