Imagem: forno solar passivo com tampa de vidro (área A = 0,60 m²), placa absorvedora a = 0,95, eficiência…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Imagem: forno solar passivo com tampa de vidro (área A = 0,60 m²), placa absorvedora a = 0,95, eficiência total estimada ? = 0,40. Panela com 2,00 kg de água a 25 °C. Irradiância solar I = 800 W/m² por t = 3,0 h. Calcule se a água ferve; estime massa evaporada. Use c = 4180 J/kg·K e L_v = 2,26×10^6 J/kg. Apresente cálculos e duas melhorias sustentáveis.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia útil: P = I·A·a·? = 800·0,60·0,95·0,40 = 182,4 W. Energia total em t = 3,0 h = 10800 s: E = 182,4·10800 ˜ 1,969,920 J. Para aquecer 2,00 kg de 25 °C a 100 °C: Q1 = m·c·(100-25) = 2·4180·75 = 627000 J. Energia restante: E-Q1 = 1,969,920 - 627,000 = 1,342,920 J. Massa evaporada: m_vap = (E-Q1)/L_v = 1,342,920 / 2,260,000 ˜ 0,594 kg. Conclusão: a água alcança 100 °C e cerca de 0,59 kg vaporiza; sobra ˜1,41 kg líquida a 100 °C. Duas melhorias sustentáveis: 1) aumentar a vedação e isolamento (reduz perdas, eleva ?) usando materiais locais reciclados; 2) otimizar o ângulo e inserir refletor de alumínio reciclado para aumentar A efetiva absorvida sem consumo elétrico adicional, reduzindo tempo para ferver e consumo de combustível complementar.
Explicação
Os cálculos realizados consideram a energia solar disponível e a quantidade necessária para aquecer a água até a ebulição, além de determinar a massa que se vaporiza com a energia remanescente. As melhorias sustentáveis propostas visam aumentar a eficiência do forno solar, reduzindo perdas de calor e otimizando a captação de luz solar. Isso demonstra uma abordagem prática e consciente em relação ao uso de recursos e à eficiência energética.
Raio-X da questão
calor específico e evaporação
avaliacao
calor específico · evaporação
Revisar os conceitos de calor específico e mudanças de estado da água.
O aluno pode confundir a quantidade de calor necessária para aquecer a água com a quantidade necessária para evaporá-la, não considerando a mudança de fase.
educacao_ambiental
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Projete um protótipo de coletor solar passivo para aquecer 50 L de água de 15 °C até 60 °C durante o dia. Indique: (a)…
- (Dif.3) Projetar um coletor solar: elevar m = 50 kg de água de 20 °C a 60 °C em t = 3,0 h. Irradiância média I = 600…
- (Dissertativa) Projete um protótipo de coletor solar térmico para elevar m = 80,0 kg de água de 15,0 °C a 60,0 °C em t =…
- Projete um protótipo de aquecedor solar passivo para aquecer m = 100 kg de água em uma comunidade: área coletora A = 2,0…
- Projete um protótipo de coletor solar passivo para aquecer m = 80,0 kg de água de Ti = 15 °C até Tf = 45 °C em t = 4,0…
- Projete um coletor solar passivo para aquecer 50,0 kg de água de 20 °C a 60 °C em 3,0 h. Considere irradiância média…
Todas as questões de Calor Sensível, Latente e Trocas de Calor
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog