Em um estudo sobre produção de biocombustíveis, uma cultura de microalgas é mantida em um fotobiorreator…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um estudo sobre produção de biocombustíveis, uma cultura de microalgas é mantida em um fotobiorreator iluminado. A irradiância média incidente sobre a superfície fotossintética é de 600 W/m², e a área efetivamente iluminada é de 2,0 m². Considerando que 15% da energia luminosa incidente é convertida em energia química armazenada pela fotossíntese, a potência de conversão pode ser estimada pela relação P = ?·I·A, em que ? é a eficiência expressa na forma decimal. Com base nos dados do estudo, qual é a potência média de energia química armazenada pelas microalgas durante a conversão fotossintética?
- A) P = 15·600·2,0 = 18.000 W.
- B) P = η·I·A = 0,15·600·2,0 = 180 W.
- C) P = 0,15 + 600 + 2,0 = 602,15 W.
- D) P = (600·2,0) ÷ 0,15 = 8.000 W.
- E) P = I·A = 600·2,0 = 1.200 W.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A irradiância é I = 600 W/m², a área iluminada é A = 2,0 m² e a eficiência é 15%, que na forma decimal vale 0,15. O símbolo de eficiência aparece corrompido no texto, mas o enunciado diz que ele representa os 15% de energia convertida.
- Aplique a fórmula P = η·I·A, substituindo os valores: P = 0,15 · 600 · 2,0.
- Calcule. 600 · 2,0 = 1.200 W, que é a potência luminosa incidente total. Depois, 0,15 · 1.200 = 180 W, que é a potência química armazenada.
- Verifique a unidade. Potência é medida em watts (W), e a resposta de 180 W é coerente com 15% de 1.200 W.
- Por que as outras estão erradas. A usa 15 no lugar de 0,15 e esquece de converter o percentual para decimal. C soma os valores em vez de multiplicá-los, o que não faz sentido físico. D divide pela eficiência, quando deveria multiplicar, e ainda chega a um valor maior que a energia incidente. E ignora a eficiência e calcula a potência luminosa incidente, não a energia armazenada.
- Conclusão: a alternativa correta é a B, com P = 180 W, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Aplique a fórmula P = ?·I·A para encontrar a potência.
Alternativa por alternativa
O aluno usa 15 diretamente como fator, sem converter o percentual 15% para a forma decimal 0,15. Assim, obtém 18.000 W, valor 100 vezes maior que a energia incidente.
A irradiância fornece 600 joules por segundo para cada metro quadrado. Em uma área de 2,0 m², a potência luminosa incidente é 600·2,0 = 1.200 W. Como apenas 15% dessa potência é convertida em energia química, calcula-se 0,15·1.200 = 180 W.
O aluno substitui a multiplicação pela soma, somando eficiência, irradiância e área como se fossem grandezas aditivas. Não percebe que a fórmula exige produto dos fatores.
O aluno inverte a relação e divide a potência incidente pela eficiência, como se a conversão aumentasse a energia. Ele não entende que a eficiência reduz a energia disponível.
O aluno calcula apenas a potência luminosa incidente, 600 · 2,0 = 1.200 W, e esquece de aplicar a eficiência de 15%. Confunde energia recebida com energia armazenada.
Raio-X da questão
potência elétrica em painéis solares
avaliacao
potência elétrica · eficiência de dispositivos
Revisar a relação entre potência, eficiência e irradiância em painéis solares.
Confundir a fórmula da potência elétrica, utilizando a soma dos valores ao invés da multiplicação da eficiência pela irradiância e área.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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