Um sistema de energia solar concentrada tem espelhos com área total A = 800 m² que recebem irradiância solar I…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um sistema de energia solar concentrada tem espelhos com área total A = 800 m² que recebem irradiância solar I = 900 W/m². A reflectividade dos espelhos é ? = 0,92 e o receptor absorve com eficiência ?_recv = 0,85. Uma turbina converte o calor em eletricidade com eficiência ?_turb = 0,35. Calcule a potência elétrica instantânea P_el (W). Use P_inc = I·A, P_th = P_inc·?·?_recv e P_el = P_th·?_turb (todas as grandezas em SI).
- A) P_el = 1,97×10^5 W (˜197 kW).
- B) P_el = 40000 W
- C) P_el = 720000 W
- D) P_el = 1,5×10^6 W
- E) P_el = 50000 W
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a potência incidente nos espelhos: P_inc = I·A = 900 × 800 = 720000 W (720 kW).
- Aplique a reflectividade e a eficiência do receptor: P_th = P_inc × ρ × η_recv = 720000 × 0,92 × 0,85. Como 0,92 × 0,85 = 0,782, temos P_th = 720000 × 0,782 = 563040 W.
- Aplique a eficiência da turbina: P_el = P_th × η_turb = 563040 × 0,35 = 197064 W, ou aproximadamente 1,97×10^5 W (cerca de 197 kW).
- Conclusão: a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa B (40000 W) é muito pequena para a energia incidente de 720 kW e não corresponde a nenhuma etapa do cálculo; a alternativa C (720000 W) é a própria potência incidente, ignorando as três perdas de eficiência; a alternativa D (1,5×10^6 W) é maior que a potência incidente, o que é impossível, pois todas as eficiências são menores que 1; a alternativa E (50000 W) não resulta do produto dos dados e é inconsistente com a ordem de grandeza de P_inc.
💡 Dica: Calcule a potência elétrica usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
P_inc = 900·800 = 720000 W. P_th = 720000·0,92·0,85 = 563040 W. P_el = 563040·0,35 = 197064 W ˜ 1,97×10^5 W.
O aluno provavelmente errou no cálculo intermediário ou na ordem de grandeza, obtendo um valor muito abaixo do esperado após aplicar as eficiências. Pode também ter feito uma multiplicação com a potência em kW sem converter corretamente.
O aluno calculou apenas a potência incidente P_inc = I·A e esqueceu de aplicar a reflectividade, a eficiência do receptor e a eficiência da turbina. Acredita que toda a energia solar recebida vira eletricidade.
Por que engana: O aluno pode confundir a eficiência do receptor com a eficiência da turbina, resultando em um cálculo incorreto da potência elétrica.
O aluno provavelmente tratou as eficiências como fatores que aumentam a potência, ou dividiu por elas em vez de multiplicar. Resultado maior que a energia incidente indica que não percebeu que as perdas reduzem o valor final.
O aluno provavelmente usou os dados de forma inconsistente, misturando valores ou aplicando uma única eficiência de maneira incorreta, o que levou a um resultado sem relação com o produto I·A. Pode ter também lido mal a área ou a irradiância.
Raio-X da questão
potência elétrica em sistemas solares
avaliacao
potência elétrica · eficiência em sistemas
Revisar as fórmulas de conversão de energia em sistemas solares.
O aluno pode confundir a eficiência do receptor com a eficiência da turbina, resultando em um cálculo incorreto da potência elétrica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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